Question

2．碘酸钾是一种白色结晶粉末，无臭无味，酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，与氢碘酸、二氧化硫等还原性物质作用，被还原为单质碘，在碱性介质中，碘酸钾能被氯气、次氯酸盐等氧化为高碘酸钾．碘酸钾在常温下稳定，加热至560℃开始分解．工业生产碘酸钾的流程如下，在反应器中发生反应的化学方程式为：I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂↑（未配平）

（1）已知步骤①反应器发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请配平该反应的化学方程式：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）步骤②中，用稀酸酸化的作用是促进氯气从反应混合物中逸出；
（3）步骤③要保持溶液微沸1小时以完全排出氯气，排出氯气的原因为Cl₂能将KIO₃氧化成KIO₄；
（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤11得到碘酸钾晶体，你建议的方法是蒸发浓缩、冷却结晶．

温度/℃	0	10	20	40	60	80
KIO3g/100g水	4.60	6.27	8.08	12.6	18.3	24.8

Answer 1

分析 工业生产碘酸钾的流程：用碘和氯酸钾溶液反应生成碘酸氢钾、氯化钾和氯气，再加入硝酸，加热促使氯气从反应体系中逸出，经冷却结晶，过滤得碘酸氢钾晶体，将碘酸氢钾晶体溶于水，加入氢氧化钾溶液，使碘酸氢钾生成碘酸钾，过滤后得碘酸钾溶液，将滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，可得碘酸钾晶体，
（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价，KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，二者获得的电子数目相同，获得电子最小公倍数为30，则KCl的系数为5，Cl₂的系数为3，所以化合价降低60价，故I₂系数为6，根据元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系数；
（2）酸化的目的是将氯气从反应混合物中逸出；
（3）由题中信息可知，在碱性条件下碘酸钾能被氯气氧化为高碘酸钾；
（4）由表中数据可知温度越高，KIO₃溶解度越大，从溶液中获得晶体需要蒸发结晶，冷却结晶．

解答 解：（1）反应中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合价由0价升高为+5价，共升高10价．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合价降低，还原产物为KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合价由+5降低为-1价，化合价降低6价，KClO₃→Cl₂氯元素化合价由+5降低为0价，化合价总共降低10价，二者获得的电子数目相同，获得电子最小公倍数为30，则KCl的系数为5，Cl₂的系数为3，所以化合价降低共60价，故I₂系数为6，根据氯元素守恒可知KClO₃系数为11，根据碘元素守恒可知KH（IO₃）₂的系数为6，根据氢元素守恒可知H₂O、系数为3，检查氧元素守恒，故方程式为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
故答案为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）酸化的目的是将氯气从反应混合物中逸出；
故答案为：促进氯气从反应混合物中逸出；
（3）由题中信息可知，在碱性条件下碘酸钾能被氯气氧化为高碘酸钾，所以应将氯气排出；
故答案为：Cl₂能将KIO₃氧化成KIO₄；
（4）由表中数据可知温度越高，KIO₃溶解度越大，从溶液中获得KIO₃晶体需要蒸发结晶，冷却结晶；
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．

点评 本题考查氧化还原反应、阅读题目获取信息、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备根据信息进行分析问题、解决问题的能力．