Question

10．碘酸（HIO₃）及其盐在工农业生产及科学研究中具有广泛的用途，回答下列问题：
（1）碘酸（HIO₃）是中强酸，其水溶液中电离平衡常数表达式K_a=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$
（2）碘酸钾是含碘食盐的碘添加剂，其制备方法可用碘与KC1O₃在硫酸存在的条件下反应，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一种酸式盐A，KH（IO₃）₂再与KOH反应，
①酸式盐A的水溶液中各离子浓度大小关系为c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）．
②碘、KC1O₃、硫酸作用生成KH（IO₃）₂的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5：3
③KH（IO₃）₂再与K0H反应生成碘酸钾的化学方程式为KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O
（3）以肼（N₂H₄）-空气碱性燃料电池为电源电解KI溶液也可制取KIO₃．
①肼（N₂H₄）-空气碱性燃料电池的负极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
②电解KI溶液的阳极电极反应式为I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺，每生成1molKIO₃时，理论上消耗肼的质量为48g．

Answer 1

分析 （1）弱电解质在一定条件下电离达到平衡平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度系数次的乘积与溶液中未电离分子的浓度系数幂的乘积的比；
（2）碘与KC1O₃在硫酸存在的条件下反应，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一种酸式盐A，A为KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全电离，溶液呈酸性，而溶液中水也电离产生氢离子；
②氧化剂为KC1O₃，被还原为KCl，还原剂为I₂，被氧化为KH（IO₃）₂，根据电子转移守恒计算氧化剂、还原剂物质的量之比；
③KH（IO₃）₂与KOH反应生成碘酸钾与水；
（3）以肼（N₂H₄）-空气碱性燃料电池为电源电解KI溶液也可制取KIO₃．
①原电池负极发生氧化反应，N₂H₄在负极失去电子，碱性条件下生成氮气与水；
②电解KI溶液，阳极发生氧化反应，I^-在阳极失去电子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水参与反应，由电荷守恒可知有氢离子生成；根据电子转移守恒计算消耗肼的质量．

解答 解：（1）HIO₃的电离方程式为：HIO₃?H⁺+IO₃^-，其电离平衡常数表达式K=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$，
故答案为：$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$；
（2）碘与KC1O₃在硫酸存在的条件下反应，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一种酸式盐A，A为KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全电离得到H⁺、SO₄^2-、K⁺，溶液呈酸性，K⁺浓度等于SO₄^2-的，溶液中水也电离产生氢离子，溶液中H⁺浓度大于SO₄^2-的，故水溶液中的离子浓度由大到小的顺序是：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-），
故答案为：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）；
②氧化剂为KC1O₃，被还原为KCl，还原剂为I₂，被氧化为KH（IO₃）₂，根据电子转移守恒，6n（KC1O₃）=10n（I₂），则，（KC1O₃）：n（I₂）=5：3，
故答案为：5：3；
③KH（IO₃）₂与KOH反应生成碘酸钾与水，反应方程式为：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O，
故答案为：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（3）以肼（N₂H₄）-空气碱性燃料电池为电源电解KI溶液也可制取KIO₃．
①原电池负极发生氧化反应，N₂H₄在负极失去电子，碱性条件下生成氮气与水，负极电极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
②电解KI溶液，阳极发生氧化反应，I^-在阳极失去电子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水参与反应，由电荷守恒可知有氢离子生成，故阳极电极反应式为I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；
根据电子转移守恒，消耗肼的物质的量为$\frac{1mol×6}{4}$=1.5mol，故消耗肼的质量为1.5mol×32g/mol=48g，
故答案为：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；48g．

点评 本题考查电离平衡常数、氧化还原反应计算、离子浓度大小比较、原电池、电解原理等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．