Question

碘酸鉀（KIO₃）晶體是我國規定的食鹽加碘劑。它通常是以碘為原料與過量KOH溶液通過下列反應制得：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，再將KI和KIO₃的混合溶液電解，將其中的I^―轉化為IO₃^―，裝置如圖。

（1）在反應3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O中，氧化劑和還原劑的物質的量之比為        。
（2）電解前，將KI和KIO₃混合溶液加入陽極區；將氫氧化鉀溶液加入陰極區。電解槽用水冷卻。電解時，陽極上的電極反應                      ；陰極上得到的氣體產物為                 ；
（3）某同學查資料獲知：KIO₃在酸性介質中與碘化物作用生成單質碘，該反應的離子反應方程式為                 ，為確定電解是否完成，需檢驗陽極區電解液中是否含有I^―，該同學選用淀粉溶液和稀硫酸進行實驗，其它儀器及用品自選，請完成其方案：

實驗操作	現象及結論

 
（4）電解完畢，從電解液中得到KIO₃晶體的過程為：

步驟①的操作名稱        ，步驟④中洗滌晶體的目的                         。

Answer 1

（1）5:1
（2）I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O       氫氣
（3）IO₃^-+ 5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
【實驗操作】取少量陽極區電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，加入幾滴淀粉 溶液，觀察是否變藍
【現象及結論】如果不變藍，說明沒有I^-（如果變藍，說明有I^-）
（4）蒸發濃縮，洗去吸附在碘酸鉀晶體表面的氫氧化鉀等雜質

解析試題分析：（1）碘元素由0價升為+5價，則I₂是還原劑，KIO₃是氧化產物，碘元素還由0價降為—1價，則I₂還是氧化劑，KI是還原產物；根據系數之比等于物質的量之比，由于氧化產物KIO₃為1mol，則還原劑I₂為1/2mol，還原產物KI為5mol，則氧化劑I₂為5/2mol，所以該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為5/2∶1/2=5∶1；（2）陽極發生氧化反應，根據題意可知其主要反應物和產物是I^―→IO₃^―；碘元素由—1價升為+5價，根據化合價升高總數等于失去電子數可知，I^―—6e^―→IO₃^―；根據KOH溶液顯堿性可知，應用OH^―使左右電荷守恒，則I^―—6e^―+6OH^―→IO₃^―；根據氫或氧原子個數守恒可知，I^―—6e^―+6OH^―=IO₃^―+3H₂O；溶液中的陽離子移向陰極，H⁺優先得到電子，發生還原反應，產生氫氣，則陰極得到的氣體產物是H₂；（3）碘元素由+5價降為0價，說明KIO₃是氧化劑，I₂是還原產物，碘元素由—1價升為0價，說明I^―是還原劑，I₂還是氧化產物；根據化合價升降總數相等，則IO₃^―+5I^―→3I₂；酸性介質中可用H⁺使左右電荷守恒，則IO₃^―+5I^―+6H⁺→3I₂；根據氫或氧原子守恒可知，該反應為IO₃^―+5I^―+6H⁺=3I₂+3H₂O；檢驗陽極區電解液中I^―時，需要借助上述反應中碘離子的氧化產物（碘單質）遇淀粉變藍的特性，就是要設法使碘離子轉化為碘單質；因此實驗時先取少量陽極區電解液于試管中，加稀硫酸酸化后，再加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍，若不變藍，說明無碘離子；若變藍，說明有碘離子；（4）根據混合物分離提純的方法可知，從KIO₃溶液中制KIO₃晶體的過程分別為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，則步驟①為蒸發濃縮；KIO₃晶體上吸附著KOH等易溶性雜質，洗滌的目的是除去晶體表面吸附的易溶性雜質。
考點：考查氧化還原反應、電解原理、離子反應原理、實驗方案的設計、混合物分離提純的方法和步驟等。