Question

15．碘被稱為“智力元素”，科學合理地補充碘可防止碘缺乏病．碘酸鉀（KIO₃）是國家規(guī)定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水．碘酸鉀在酸性介質中與過氧化氫或碘化物作用均生成單質碘．以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如圖所示．
請回答下列問題：
（1）碘是紫黑色物質，實驗室常用升華方法來分離提純含有少量雜質的固體碘．
（2）寫出碘酸鉀在酸性介質中與過氧化氫反應的離子方程式：2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O
（3）電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液，溶解時發(fā)生反應：3I₂+6KOH=5KI+KIO₃+3H₂O，將該溶液加入陽極區(qū)．另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻．圖中的序號3應為陰離子交換膜（填“陽”或“陰”）；電解時，陽極上發(fā)生反應的電極反應式為I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O．
（4）教材中利用KI與空氣的反應來探究反應速率與溫度的關系，現有1mol/L的KI溶液、0.1mol/L的H₂SO₄溶液、淀粉溶液，則實驗時這幾種試劑的加入順序為：
KI溶液、淀粉溶液、0.1mol/LH₂SO₄溶液；反應的離子方程式為4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O．
（5）已知KI+I₂?KI₃，將I₂溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI₃•H₂O．該物質作為食鹽加碘劑是否合適？否（填“是”或“否”），并說明理由低溫制備的KI₃受熱易分解為I₂，而I₂受熱易升華．為了提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，可加穩(wěn)定劑減少碘的損失．下列物質中有可能作為穩(wěn)定劑的是AC．
A．Na₂S₂O₃B．AlCl₃C．Na₂CO₃D．NaNO₂．

Answer 1

分析 （1）碘是紫黑色固體；加熱時碘易升華．
（2）KIO₃在酸性介質中與過氧化氫作用生成單質碘和氧氣；
（3）電解時，陽極上發(fā)生氧化反應，碘離子在陽極上失去電子結合氫氧根生成碘酸根離子；
（4）KI溶液在硫酸提供的酸性環(huán)境下，被氧氣氧化成單質碘，碘單質遇到淀粉變藍，通常利用此性質檢驗碘，從而判斷反應速率的快慢；
（5）根據KI具有還原性及氧化還原反應、KI₃在常溫下不穩(wěn)定性來分析；根據提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，主要是防止I^- 被氧化來分析；為了提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，可加穩(wěn)定劑減少碘的損失，所以穩(wěn)定劑是和碘化鉀不反應的物質．

解答 解：（1）碘是紫黑色固體；加熱條件下碘易升華，雜質不易升華，所以采用升華的方法分離碘單質，故答案為：紫黑色；升華；
（2）KIO₃在酸性介質中與過氧化氫作用生成單質碘和氧氣，+5價碘元素降低生成碘單質，-1價的氧升高生成氧氣，該反應的離子反應方程式為2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O，故答案為：2IO₃^-+2H⁺+5H₂O₂=I₂↓+5O₂↑+6H₂O；
（3）電解時，陽極上發(fā)生氧化反應，碘離子向陽極移動，在陽極上失去電子生成碘酸根離子，電極反應式為I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O，所以陰極的陰離子氫氧根要移向陽極，所以圖中的序號3應為陰離子交換膜，故答案為：陰；I^-+6OH^--6e^-=IO₃^-+3H₂O；
（4）KI溶液在硫酸提供的酸性環(huán)境下，被氧氣氧化成單質碘，碘單質遇到淀粉變藍，通常利用此性質檢驗碘，從而判斷反應速率的快慢，所以應先加入淀粉溶液，后加入0.1mol/LH₂SO₄溶液，反應的離子方程式為：4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O，故答案為：淀粉溶液；0.1mol/LH₂SO₄溶液；4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；
（5）KI作為加碘劑的食鹽在保存過程中，KI會被空氣中氧氣氧化，KI在潮濕空氣中氧化的反應化學方程式為：4KI+O₂+2H₂O═2I₂+4KOH，根據題目告知，KI₃•H₂O是在低溫條件下，由I₂溶于KI溶液可制得．再由題給的信息：“KI+I₂?KI₃”，可知KI₃在常溫下不穩(wěn)定性，低溫條件下易分解為KI和I₂，KI又易被空氣中的氧氣氧化，I₂易升華，所以KI₃•H₂O作為食鹽加碘劑是不合適的；提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，主要是防止I^- 被氧化，根據題給信息“還原性：S₂O₃^2-＞I^-”和氧化還原反應的強弱規(guī)律，可以選Na₂S₂O₃作穩(wěn)定劑；又由題給信息“3I₂+6OH^-═IO₃^-+5I^-+3H₂O”，可知I₂與OH^-會發(fā)生反應生成IO₃^-和5I^-，而Na₂CO₃水解呈堿性，因而也可以用Na₂CO₃作穩(wěn)定劑，防止加碘鹽（添加KI）在潮濕環(huán)境下被氧氣氧化．至于AlCl₃，水解后呈酸性，且還原性I^-＞Cl^-，所不能作穩(wěn)定劑；NaNO₂當遇強還原性物質時能表現出氧化性，則NaNO₂與KI能發(fā)生氧化還原反應為2NO₂^-+2I^-+4H⁺=2NO↑+I₂+2H₂O，所以不能作穩(wěn)定劑，
故答案為：否；低溫制備的KI₃受熱易分解為I₂，而I₂受熱易升華；AC．

點評 本題考查了碘的物理性質、電解原理、碘離子的檢驗等性質，難度不大，明確酸性條件下碘離子和碘酸根離子能生成碘單質，堿性條件下，碘能和氫氧根離子生成碘離子和碘酸根離子．