Question

4．加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，加熱至560℃開始分解．在酸性條件下碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑，可與碘化物、亞硫酸鹽等還原性物質(zhì)反應(yīng)．工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下：

（1）已知步驟①反應(yīng)器發(fā)生的反應(yīng)中，單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，則反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑．
（2）步驟②中調(diào)節(jié)pH=10的目的是使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃．
參照碘酸鉀的溶解度：

溫度/℃	20	40	60	80
KIO3 g/100g H2O	8.08	12.6	18.3	24.8

操作③的方法是蒸發(fā)結(jié)晶．
（3）檢驗(yàn)加碘食鹽中的碘元素，學(xué)生甲利用碘酸鉀與碘化鉀在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)，然后用四氯化碳檢驗(yàn)生成的碘單質(zhì)時(shí)，甲應(yīng)觀察到的明顯現(xiàn)象有液體分層，下層液體呈現(xiàn)紫紅色．
學(xué)生乙對純凈的NaCl進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：取1g純凈的NaCl，加3mL水配成溶液，然后滴入5滴淀粉溶液和1mL 0.1mol•L^-1 KI溶液，振蕩，溶液無變化，然后再滴入1滴1mol•L^-1的H₂SO₄，振蕩，一段時(shí)間后溶液變淺藍(lán)色．請推測實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生藍(lán)色現(xiàn)象的可能原因，用離子方程式表示4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O．
（4）學(xué)生丙查閱有關(guān)食品碘強(qiáng)化劑的資料后知道，碘酸鈣也是一種允許使用的食品碘強(qiáng)化劑，它是一種白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，難溶于水和乙醇．丙同學(xué)在氯化鈣溶液中加入理論量的碘酸鉀溶液，反應(yīng)生成的沉淀經(jīng)水洗后，室溫下干燥得碘酸鈣晶體，加熱至160～540℃變成無水物，此時(shí)固體質(zhì)量為原晶體質(zhì)量的78.3%，寫出制備碘酸鈣晶體的離子方程式：Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O；檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是在最后一次洗滌液中加入硝酸銀溶液，若無白色沉淀說明已經(jīng)洗滌干凈．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+5價(jià)，共升高10價(jià)；單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，6mol碘單質(zhì)化合價(jià)升高了60價(jià)，則11mol氯酸鉀化合價(jià)降低了60價(jià)；KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價(jià)由+5降低為-1價(jià)，化合價(jià)降低6價(jià)，KClO₃→Cl₂氯元素化合價(jià)由+5降低為0價(jià)，化合價(jià)總共降低10價(jià)，設(shè)生成的氯氣的物質(zhì)的量為x、氯化鉀的物質(zhì)的量為y，則23x+y=11，10x+6y=60，據(jù)此計(jì)算出氯氣、氯化鉀的物質(zhì)的量，配平反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）KH（IO₃）₂在堿性條件下可以轉(zhuǎn)化成KHIO₃，根據(jù)物質(zhì)的溶解度可以確定溶液獲得晶體的方法；
（3）KIO₃和KI在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成I₂，加入CCl₄，碘可以被四氯化碳萃取，在酸性條件下，I^-可被空氣中的O₂氧化成I₂，碘遇淀粉顯藍(lán)色；
（4）設(shè)Ca（IO₃）₂•xH₂O，根據(jù)題意：$\frac{390}{390+18x}$×100%=78.3%，x=6，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出離子方程式，可以根據(jù)沉淀表面是否有氯離子判斷沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈；

解答 解：（1）反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+5價(jià)，共升高10價(jià)；單質(zhì)碘和氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為6：11，6mol碘單質(zhì)化合價(jià)升高了60價(jià)，則11mol氯酸鉀化合價(jià)降低了60價(jià)；KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價(jià)由+5降低為-1價(jià)，化合價(jià)降低6價(jià)，KClO₃→Cl₂氯元素化合價(jià)由+5降低為0價(jià)，化合價(jià)總共降低10價(jià)，設(shè)生成的氯氣的物質(zhì)的量為x、氯化鉀的物質(zhì)的量為y，則2x+y=11，10x+6y=60解得x=3、y=5，即反應(yīng)產(chǎn)物氯氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3、氯化鉀的計(jì)量數(shù)為5，所以反應(yīng)的化學(xué) 方程式為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑，
故答案為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）KH（IO₃）₂在堿性條件下可以轉(zhuǎn)化成KHIO₃，所以步驟②中調(diào)節(jié)pH=10的目的是使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃，由于KIO₃的溶解度受溫度的影響較大且分解溫度較高，所以采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法，
故答案為：使KH（IO₃）₂轉(zhuǎn)化為KIO₃；蒸發(fā)結(jié)晶；
（3）KIO₃和KI在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成I₂，加入CCl₄，碘可以被四氯化碳萃取，所以下層呈紫紅色，在酸性條件下，I^-可被空氣中的O₂氧化成I₂，所以當(dāng)加入淀粉溶液時(shí)呈藍(lán)色，反應(yīng)的離子方程式為4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O，
故答案為：液體分層，下層液體呈現(xiàn)紫紅色；4I^-+4H⁺+O₂═2I₂+2H₂O；
（4）設(shè)Ca（IO₃）₂•xH₂O，根據(jù)題意：$\frac{390}{390+18x}$×100%=78.3%，x=6，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可知，制備碘酸鈣晶體的離子方程式為Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O，可以根據(jù)沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈的方法是在最后一次洗滌液中加入硝酸銀溶液，若無白色沉淀說明已經(jīng)洗滌干凈，
故答案為：Ca²⁺+2IO${\;}_{3}^{-}$+6H₂O═Ca（IO₃）₂•6H₂O；在最后一次洗滌液中加入硝酸銀溶液，若無白色沉淀說明已經(jīng)洗滌干凈．

點(diǎn)評 本題考查了離子反應(yīng)方程式的書寫以及實(shí)驗(yàn)基本操作，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．