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碘酸钾（KIO3）晶体是我国规定的食盐加碘剂。它通常是以碘为原料与过量KOH溶液通过下列反应制得：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，再将KI和KIO3的混合溶液电解，将其中的I―转化为IO3―，装置如图。 （1）在反应3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 （2）电解前，将KI和KIO3混合溶液加入阳极区；将氢氧化钾溶液加入阴极区。电解槽用水冷却。电解时，阳极上的电极反应 ；阴极上得到的气体产物为 ； （3）某同学查资料获知：KIO3在酸性介质中与碘化物作用生成单质碘，该反应的离子反应方程式为 ，为确定电解是否完成，需检验阳极区电解液中是否含有I―，该同学选用淀粉溶液和稀硫酸进行实验，其它仪器及用品自选，请完成其方案：
（4）电解完毕，从电解液中得到KIO3晶体的过程为：  步骤①的操作名称 ，步骤④中洗涤晶体的目的 。 |
参考解答
406***123
2025-04-02 12:51:33
（1）5:1 （2）I-+6OH--6e-=IO3-+3H2O 氢气 （3）IO3-+ 5I-+6H+=3I2+3H2O 【实验操作】取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后，加入几滴淀粉 溶液，观察是否变蓝 【现象及结论】如果不变蓝，说明没有I-（如果变蓝，说明有I-） （4）蒸发浓缩，洗去吸附在碘酸钾晶体表面的氢氧化钾等杂质 |
试题分析：（1）碘元素由0价升为+5价，则I2是还原剂，KIO3是氧化产物，碘元素还由0价降为—1价，则I2还是氧化剂，KI是还原产物；根据系数之比等于物质的量之比，由于氧化产物KIO3为1mol，则还原剂I2为1/2mol，还原产物KI为5mol，则氧化剂I2为5/2mol，所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为5/2∶1/2=5∶1；（2）阳极发生氧化反应，根据题意可知其主要反应物和产物是I―→IO3―；碘元素由—1价升为+5价，根据化合价升高总数等于失去电子数可知，I―—6e―→IO3―；根据KOH溶液显碱性可知，应用OH―使左右电荷守恒，则I―—6e―+6OH―→IO3―；根据氢或氧原子个数守恒可知，I―—6e―+6OH―=IO3―+3H2O；溶液中的阳离子移向阴极，H+优先得到电子，发生还原反应，产生氢气，则阴极得到的气体产物是H2；（3）碘元素由+5价降为0价，说明KIO3是氧化剂，I2是还原产物，碘元素由—1价升为0价，说明I―是还原剂，I2还是氧化产物；根据化合价升降总数相等，则IO3―+5I―→3I2；酸性介质中可用H+使左右电荷守恒，则IO3―+5I―+6H+→3I2；根据氢或氧原子守恒可知，该反应为IO3―+5I―+6H+=3I2+3H2O；检验阳极区电解液中I―时，需要借助上述反应中碘离子的氧化产物（碘单质）遇淀粉变蓝的特性，就是要设法使碘离子转化为碘单质；因此实验时先取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后，再加入几滴淀粉溶液，观察是否变蓝，若不变蓝，说明无碘离子；若变蓝，说明有碘离子；（4）根据混合物分离提纯的方法可知，从KIO3溶液中制KIO3晶体的过程分别为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，则步骤①为蒸发浓缩；KIO3晶体上吸附着KOH等易溶性杂质，洗涤的目的是除去晶体表面吸附的易溶性杂质。 |
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