Question

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）在反应器中发生的反应I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂（未配平），生成两种还原产物所得电子数目相同，请写出已配平的该反应的化学方程式：______．若有1mol I₂完全反应，则该反应中转移电子的数目为______（设N_A表示阿伏加德罗常数）
（2）步骤②中，用硝酸而不用HI，其原因可能是______．
（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______．
（4）参照下表碘酸钾的溶解度，步骤得到碘酸钾晶体，你建议的方法是______．

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

（5）KIO₃可用电解的方法制得，原理是：以石墨为阳极，以不锈钢为阴极，在一定温度和电流下电解KI溶液．总反应方程式为KI+3H₂O=KIO₃+3H₂↑，则阳极的电极反应式为：______．

Answer 1

解：（1）I₂是还原剂被氧化为KH（IO₃）₂，KClO₃是氧化剂被还原为KCl、Cl₂，生成两种还原产物所得电子数目相同，所以KCl、Cl₂的系数之比为5：3，利用待定系数法，令KCl、Cl₂的系数分别为5、3，氯原子获得电子总数为5×[5-（-1）]+3×2×5=60，根据电子转移守恒，所以I₂的系数为=6，再根据原子守恒配平，反应方程式为6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂；I由I₂中0价升高到KH（IO₃）₂中+5价，所以每个I原子失去5个电子，所以一分子I₂失去10个电子，所以转移电子数为I₂的10倍，故1mol I₂完全反应，则该反应中转移电子的数目为10N_A，故答案为：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂；10N_A；
（2）步骤中产生氯气，需要将氯气排出反应体系，加入硝酸的目的是制造酸性环境，促进氯气从反应体系中逸出，
酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，HI具有还原性，能将已生成的碘酸氢钾还原，
故答案为：HI具有还原性，能将已生成的碘酸氢钾还原；
（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）根据图表可知碘酸钾的溶解度随温度的变化不大，因此，需要用蒸发结晶的方法得到碘酸钾晶体，故答案为：蒸发结晶；
（5）电解碘化钾溶液，I^-离子在阳极上被氧化为IO₃^-，H₂O在阴极上放电被还原为H₂．所以阳极电极反应式为I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+2H₂O，
故答案为：I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+2H₂O．
分析：（1）I₂是还原剂被氧化为KH（IO₃）₂，KClO₃是氧化剂被还原为KCl、Cl₂，生成两种还原产物所得电子数目相同，所以KCl、Cl₂的系数之比为5：3，利用待定系数法，令KCl、Cl₂的系数分别为5、3，再根据电子转移守恒，原子守恒配平；
I由I₂中0价升高到KH（IO₃）₂中+5价，所以每个I原子失去5个电子，所以一分子I₂失去10个电子，所以转移电子数为I₂的10倍；
（2）酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，HI具有还原性；
（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）根据图表可知碘酸钾的溶解度随温度的变化不大来分析；
（5）电解碘化钾溶液，I^-离子在阳极上被氧化为IO₃^-，H₂O在阴极上放电被还原为H₂．
点评：本题以工业生产碘酸钾为载体，内容涉及方程式配平、对工艺流程的理解评价、方案设计、电解原理等，难度中等，是对知识的综合运用和能力的考查．