Question

碘酸钾（KIO₃）晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，再将KI和KIO₃的混合溶液电解，将其中的I^―转化为IO₃^―，装置如图。

（1）在反应3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为        。
（2）电解前，将KI和KIO₃混合溶液加入阳极区；将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时，阳极上的电极反应                      ；阴极上得到的气体产物为                 ；
（3）某同学查资料获知：KIO₃在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘，该反应的离子反应方程式为                 ，为确定电解是否完成，需检验阳极区电解液中是否含有I^―，该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验，其它仪器及用品自选，请完成其方案：

实验操作	现象及结论

 
（4）电解完毕，从电解液中得到KIO₃晶体的过程为：

步骤①的操作名称        ，步骤④中洗涤晶体的目的                         。

Answer 1

（1）5:1
（2）I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O       氢气
（3）IO₃^-+ 5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
【实验操作】取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后，加入几滴淀粉 溶液，观察是否变蓝
【现象及结论】如果不变蓝，说明没有I^-（如果变蓝，说明有I^-）
（4）蒸发浓缩，洗去吸附在碘酸钾晶体表面的氢氧化钾等杂质

试题分析：（1）碘元素由0价升为+5价，则I₂是还原剂，KIO₃是氧化产物，碘元素还由0价降为—1价，则I₂还是氧化剂，KI是还原产物；根据系数之比等于物质的量之比，由于氧化产物KIO₃为1mol，则还原剂I₂为1/2mol，还原产物KI为5mol，则氧化剂I₂为5/2mol，所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为5/2∶1/2=5∶1；（2）阳极发生氧化反应，根据题意可知其主要反应物和产物是I^―→IO₃^―；碘元素由—1价升为+5价，根据化合价升高总数等于失去电子数可知，I^―—6e^―→IO₃^―；根据KOH溶液显碱性可知，应用OH^―使左右电荷守恒，则I^―—6e^―+6OH^―→IO₃^―；根据氢或氧原子个数守恒可知，I^―—6e^―+6OH^―=IO₃^―+3H₂O；溶液中的阳离子移向阴极，H⁺优先得到电子，发生还原反应，产生氢气，则阴极得到的气体产物是H₂；（3）碘元素由+5价降为0价，说明KIO₃是氧化剂，I₂是还原产物，碘元素由—1价升为0价，说明I^―是还原剂，I₂还是氧化产物；根据化合价升降总数相等，则IO₃^―+5I^―→3I₂；酸性介质中可用H⁺使左右电荷守恒，则IO₃^―+5I^―+6H⁺→3I₂；根据氢或氧原子守恒可知，该反应为IO₃^―+5I^―+6H⁺=3I₂+3H₂O；检验阳极区电解液中I^―时，需要借助上述反应中碘离子的氧化产物（碘单质）遇淀粉变蓝的特性，就是要设法使碘离子转化为碘单质；因此实验时先取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后，再加入几滴淀粉溶液，观察是否变蓝，若不变蓝，说明无碘离子；若变蓝，说明有碘离子；（4）根据混合物分离提纯的方法可知，从KIO₃溶液中制KIO₃晶体的过程分别为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，则步骤①为蒸发浓缩；KIO₃晶体上吸附着KOH等易溶性杂质，洗涤的目的是除去晶体表面吸附的易溶性杂质。