Question

13．加碘食鹽中加入的碘酸鉀是一種白色結(jié)晶粉末，常溫下很穩(wěn)定，加熱至560℃開始分解．工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如下：

（1）檢驗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)．用四氯化碳檢驗所生成的碘時，主要用到的玻璃儀器有分液漏斗．
（2）從濾液中得到KIO₃成品的操作為蒸發(fā)結(jié)晶，操作時除不斷用玻璃棒攪拌外，還需要注意的事項有當(dāng)析出較多晶體時，應(yīng)停止加熱，利用余熱蒸干．
（3）某探究學(xué)習(xí)小組測定加碘食鹽中碘的含量，設(shè)計的實驗步驟如下：
①準確稱取w g食鹽，加適量蒸餾水使其完全溶解；
②用稀硫酸酸化所得溶液，加入過量KI溶液，使KIO₃與KI反應(yīng)完全；反應(yīng)的方程式如下，請配平1KIO₃+5KI+3H₂SO₄═3K₂SO₄+3I₂+3H₂O；
③生成的碘單質(zhì)用Na₂S₂O₃溶液滴定，反應(yīng)的離子方程式為：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-．滴定時，選擇淀粉為指示劑，眼睛應(yīng)該注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化，達到滴定終點時的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螘r，溶液藍色剛好消失，且30秒內(nèi)不恢復(fù)，加入物質(zhì)的量濃度為2.0×10^-3 mol•L^-1的Na₂S₂O₃溶液10.0mL時，恰好反應(yīng)完全．
（4）該加碘食鹽樣品中的碘元素含量是$\frac{1270}{3w}$mg/kg（以含w的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗操作可知，用四氯化碳檢驗碘時，需要用到萃取，則需要用到分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，則需要蒸發(fā)結(jié)晶；根據(jù)蒸發(fā)結(jié)晶所需要的注意事項判斷；
（3）②反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價由0價升高為+5價，共升高10價．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價由+5降低為-1價，化合價降低6價，KClO₃→Cl₂氯元素化合價由+5降低為0價，化合價總共降低10價，二者獲得的電子數(shù)目相同，獲得電子最小公倍數(shù)為30，則KCl的系數(shù)為5，Cl₂的系數(shù)為3，所以化合價降低60價，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系數(shù)；
③根據(jù)反應(yīng)的離子方程式可知，第②步生成的碘單質(zhì)被消耗，則可選用與碘單質(zhì)顯色的淀粉做指示劑；根據(jù)滴定操作注意事項回答；
（4）根據(jù)硫代硫酸鈉與碘酸鉀的關(guān)系式計算碘酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式計算碘的含量．

解答 解：（1）根據(jù)實驗操作可知，用四氯化碳檢驗碘時，需要用到萃取，則需要用到分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）由KIO₃溶液得到KIO₃成品，則需要將溶劑蒸發(fā)掉，而得到晶體，該操作為蒸發(fā)結(jié)晶；當(dāng)蒸發(fā)到較多晶體析出時，溶劑較少，為了防止形成的晶體KIO₃受熱分解，應(yīng)停止加熱，用儀器的余熱蒸干溶劑，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；當(dāng)析出較多晶體時，應(yīng)停止加熱，利用余熱蒸干；
（3）②反應(yīng)中I₂→KH（IO₃）₂，I元素化合價由0價升高為+5價，共升高10價．KClO₃→KCl、Cl₂，氯元素化合價降低，還原產(chǎn)物為KCl、Cl₂，KClO₃→KCl氯元素化合價由+5降低為-1價，化合價降低6價，KClO₃→Cl₂氯元素化合價由+5降低為0價，化合價總共降低10價，二者獲得的電子數(shù)目相同，獲得電子最小公倍數(shù)為30，則KCl的系數(shù)為5，Cl₂的系數(shù)為3，所以化合價降低60價，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)元素守恒配平KClO₃、H₂O、KH（IO₃）₂的系數(shù)，化學(xué)方程式可寫為：1 KIO₃+5 KI+3 H₂SO₄═3 K₂SO₄+3 I₂+3 H₂O，
故答案為：1、5、3、3、3、3；
③根據(jù)反應(yīng)的離子方程式可知，第②步生成的碘單質(zhì)被消耗，則可選用與碘單質(zhì)顯色的淀粉做指示劑；滴定時，眼睛應(yīng)時刻注視溶液顏色變化，防止滴定過量；滴定終點時，為了防止出現(xiàn)滴定不足或者滴定過量，應(yīng)保持溶液半分鐘內(nèi)顏色不變，
故答案為：淀粉；   錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化；當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螘r，溶液藍色剛好消失，且30秒內(nèi)不恢復(fù)；
（4）設(shè)碘酸鉀的物質(zhì)的量為x．
KIO₃+5KI+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O①；   I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-②，將方程式②×3+①得
IO₃^-+6H⁺+6S₂O₃^2-=I^-+3S₄O₆^2-+3H₂O
1               6
x              2.0×10^-3mol/L×0.01L
x=$\frac{2.0×10{\;}^{-3}mol/L×0.01L}{6}$=$\frac{1}{3}$×10^-5mol，根據(jù)碘原子守恒知，碘元素的質(zhì)量=$\frac{1}{3}$×10^-5mol/L×127g/mol=$\frac{127}{3}$×10^-5g，
所以碘元素的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{\frac{127}{3}×10{\;}^{-5}}{w}$=$\frac{1270}{3w}$mg/kg，
故答案為：$\frac{1270}{3w}$．

點評 本題考查物質(zhì)組成與含量的測定、對實驗原理理解、氧化還原滴定、閱讀獲取信息的能力等，難度較大，是對知識的綜合運用，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與綜合運用分析解決問題的能力．