Question

2．碘酸鉀是一種白色結晶粉末，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作用，被還原為單質碘，在堿性介質中，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)生產碘酸鉀的流程如下，在反應器中發(fā)生反應的化學方程式為：I₂+KClO₃+H₂O→KH（IO₃）₂+KCl+Cl₂↑（未配平）

（1）已知步驟①反應器發(fā)生的反應中，兩種還原產物所得電子數(shù)相同，請配平該反應的化學方程式：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）步驟②中，用稀酸酸化的作用是促進氯氣從反應混合物中逸出；
（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Cl₂能將KIO₃氧化成KIO₄；
（4）參照下表碘酸鉀的溶解度，步驟11得到碘酸鉀晶體，你建議的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶．

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

Answer 1

分析 工業(yè)生產碘酸鉀的流程：用碘和氯酸鉀溶液反應生成碘酸氫鉀、氯化鉀和氯氣，再加入硝酸，加熱促使氯氣從反應體系中逸出，經冷卻結晶，過濾得碘酸氫鉀晶體，將碘酸氫鉀晶體溶于水，加入氫氧化鉀溶液，使碘酸氫鉀生成碘酸鉀，過濾后得碘酸鉀溶液，將濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌，可得碘酸鉀晶體，
（1）反應中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)；
（2）酸化的目的是將氯氣從反應混合物中逸出；
（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）由表中數(shù)據(jù)可知溫度越高，KIO₃溶解度越大，從溶液中獲得晶體需要蒸發(fā)結晶，冷卻結晶．

解答 解：（1）反應中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，所以化合價降低共60價，故I₂系數(shù)為6，根據(jù)氯元素守恒可知KClO₃系數(shù)為11，根據(jù)碘元素守恒可知KH（IO₃）₂的系數(shù)為6，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O、系數(shù)為3，檢查氧元素守恒，故方程式為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
故答案為：6I₂+11KClO₃+3H₂O=6KH（IO₃）₂+5KCl+3Cl₂↑；
（2）酸化的目的是將氯氣從反應混合物中逸出；
故答案為：促進氯氣從反應混合物中逸出；
（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，所以應將氯氣排出；
故答案為：Cl₂能將KIO₃氧化成KIO₄；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知溫度越高，KIO₃溶解度越大，從溶液中獲得KIO₃晶體需要蒸發(fā)結晶，冷卻結晶；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶．

點評 本題考查氧化還原反應、閱讀題目獲取信息、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備根據(jù)信息進行分析問題、解決問題的能力．