Question

碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，無臭無味，酸性條件下碘酸鉀是一種較強的氧化劑，與氫碘酸、二氧化硫等還原性物質(zhì)作用，被還原為單質(zhì)碘，在堿性介質(zhì)中，碘酸鉀能被氯氣、次氯酸鹽等氧化為高碘酸鉀．碘酸鉀在常溫下穩(wěn)定，加熱至560℃開始分解．工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂（未配平）
（1）在反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂（未配平），生成兩種還原產(chǎn)物所得電子數(shù)目相同，請寫出已配平的該反應(yīng)的化學方程式：______．若有1mol I₂完全反應(yīng)，則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為______（設(shè)N_A表示阿伏加德羅常數(shù)）
（2）步驟②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是______．
（3）步驟③要保持溶液微沸1小時以完全排出氯氣，排出氯氣的原因為______．
（4）參照下表碘酸鉀的溶解度，步驟得到碘酸鉀晶體，你建議的方法是______．

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

（5）KIO₃可用電解的方法制得，原理是：以石墨為陽極，以不銹鋼為陰極，在一定溫度和電流下電解KI溶液．總反應(yīng)方程式為KI+3H₂O=KIO₃+3H₂↑，則陽極的電極反應(yīng)式為：______．

Answer 1

解：（1）I₂是還原劑被氧化為KH（IO₃）₂，KClO₃是氧化劑被還原為KCl、Cl₂，生成兩種還原產(chǎn)物所得電子數(shù)目相同，所以KCl、Cl₂的系數(shù)之比為5：3，利用待定系數(shù)法，令KCl、Cl₂的系數(shù)分別為5、3，氯原子獲得電子總數(shù)為5×[5-（-1）]+3×2×5=60，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，所以I₂的系數(shù)為=6，再根據(jù)原子守恒配平，反應(yīng)方程式為6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂；I由I₂中0價升高到KH（IO₃）₂中+5價，所以每個I原子失去5個電子，所以一分子I₂失去10個電子，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)為I₂的10倍，故1mol I₂完全反應(yīng)，則該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為10N_A，故答案為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂；10N_A；
（2）步驟中產(chǎn)生氯氣，需要將氯氣排出反應(yīng)體系，加入硝酸的目的是制造酸性環(huán)境，促進氯氣從反應(yīng)體系中逸出，
酸性條件下碘酸鉀是一種較強的氧化劑，HI具有還原性，能將已生成的碘酸氫鉀還原，
故答案為：HI具有還原性，能將已生成的碘酸氫鉀還原；
（3）由題中信息可知，在堿性條件下碘酸鉀能被氯氣氧化為高碘酸鉀，所以應(yīng)將氯氣排出，故答案為：Cl₂能將KIO₃氧化成KIO₄；
（4）根據(jù)圖表可知碘酸鉀的溶解度隨溫度的變化不大，因此，需要用蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到碘酸鉀晶體，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）電解碘化鉀溶液，I^-離子在陽極上被氧化為IO₃^-，H₂O在陰極上放電被還原為H₂．所以陽極電極反應(yīng)式為I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+2H₂O，
故答案為：I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+2H₂O．
分析：（1）I₂是還原劑被氧化為KH（IO₃）₂，KClO₃是氧化劑被還原為KCl、Cl₂，生成兩種還原產(chǎn)物所得電子數(shù)目相同，所以KCl、Cl₂的系數(shù)之比為5：3，利用待定系數(shù)法，令KCl、Cl₂的系數(shù)分別為5、3，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，原子守恒配平；
I由I₂中0價升高到KH（IO₃）₂中+5價，所以每個I原子失去5個電子，所以一分子I₂失去10個電子，所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)為I₂的10倍；
（2）酸性條件下碘酸鉀是一種較強的氧化劑，HI具有還原性；
（3）由題中信息可知，在堿性條件下碘酸鉀能被氯氣氧化為高碘酸鉀；
（4）根據(jù)圖表可知碘酸鉀的溶解度隨溫度的變化不大來分析；
（5）電解碘化鉀溶液，I^-離子在陽極上被氧化為IO₃^-，H₂O在陰極上放電被還原為H₂．
點評：本題以工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀為載體，內(nèi)容涉及方程式配平、對工藝流程的理解評價、方案設(shè)計、電解原理等，難度中等，是對知識的綜合運用和能力的考查．