Question

碘酸钾（KIO₃）是重要的食品添加剂。某化学兴趣小组设计下列步骤制取KIO₃，并进行产品的纯度测定。

制取碘酸（HIO₃）的实验装置示意图和有关资料如下：

HIO3	①白色固体，能溶于水，难溶于四氯化碳 ②Ka＝0.169mol·L^－^1
KIO3	①白色固体，能溶于水，难溶于乙醇 ②碱性条件下易发生反应： ClO^－+ IO3^- ＝IO4 ^-+ Cl^-

回答下列问题：

步骤Ⅰ用 Cl₂ 氧化 I₂ 制取 HIO₃

（1）装置 A 中发生反应的化学方程式_______。

（2）装置 B 中的 CCl₄ 可以加快反应速率，原因_______。

（3）反应结束后，获取 HIO₃ 溶液的操作中，所需玻璃仪器有烧杯、________和_______。

步骤Ⅱ用 KOH 中和 HIO₃ 制取 KIO₃

（4）该中和反应的离子方程式为_______。中和之前，应将上述 HIO₃溶液煮沸至接近无色，否则中和时易生成_______（填化学式）而降低 KIO₃ 的产量。

（5）往中和后的溶液中加入适量_______，经搅拌、静置、过滤等操作，得到白色固体。

（6）为验证产物，取少量上述固体溶于水，滴加适量 SO₂ 饱和溶液，摇匀，再加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝。若实验时，所加的 SO₂ 饱和溶液过量，则无蓝色出现，原因是_______。

步骤Ⅲ纯度测定

（7）取 0.1000 g 产品于碘量瓶中，加入稀盐酸和足量 KI 溶液，用 0.1000 mol·L^－1Na₂S₂O₃溶液滴定，接近终点时，加入淀粉指示剂，继续滴定至终点，蓝色消失（I₂+2S₂O₃^2-＝2I^-+S₄O₆^2-）。进行平行实验后，平均消耗 Na₂S₂O₃ 溶液的体积为 24.00 mL。则产品中 KIO₃ 的质量分数为_______。[M（KIO₃）＝214.0 g·mol^-1]

Answer

KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反应物浓度 分液漏斗 玻璃棒 HIO3+OH−=IO3−+H2O ClO− 乙醇(或“酒精”“C2H5OH”) 过量的SO2能将IO3-、I2等还原为I− 85.60%

【解析】

步骤Ⅰ用Cl2氧化I2制取HIO3：A装置制备氯气，B装置Cl2氧化I2制取HIO3，C装置吸收尾气；步骤Ⅱ用KOH中和HIO3制取KIO3（1）从实验原理和装置图可知，装置A由氯酸钾和浓盐酸制取氯气，同时生成KCl和水，据此书写；（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度却很大，能增大反应物浓度，据此可得；（3）依据物质信息可知，B中反应后产生的碘酸主要在水溶液中且与CCl4互不相溶，所以必须采用分液法以获取碘酸溶液；

（4）KOH和HIO3发生中和反应生成KIO3和水，据此书写；中和之前溶液中存在较多Cl2，中和时Cl2转化为ClO-，根据已知“碱性条件下易发生反应：ClO-+IO3-=IO4-+Cl-”分析；（5）根据KIO3难溶于乙醇分析；（6）SO2具有还原性，过量的SO2将IO3-、I2等还原为I-；（7）取0.1000 g产品于碘量瓶中，加入稀盐酸和足量KI溶液，发生反应：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 mol•L-1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，依据KIO3～3I2～6S2O32-关系式即可计算结果。

（1）装置A用于制取氯气，反应为：KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O，故答案为：KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O；

（2）由于Cl2、I2在水中溶解度小，在CCl4中溶解度却很大，装置B中的CCl4能增大反应物浓度，使反应速率加快，故答案为：I2和Cl2易溶于CCl4，增大了反应物浓度；

（3）依据物质信息可知，B中反应后产生的碘酸主要在水溶液中且与CCl4互不相溶，所以必须采用分液法以获取碘酸溶液，分液需要的玻璃仪器有烧杯、分液漏斗、玻璃棒，故答案为：分液漏斗；玻璃棒；

（4）KOH和HIO3发生中和反应生成KIO3和水，HIO3属于弱电解质，在离子方程式中保留化学式，故离子方程式为：HIO3+OH−=IO3−+H2O；中和之前溶液中存在较多Cl2，通过加热煮沸可以除去Cl2，避免中和时Cl2转化为ClO−，ClO-进一步将IO3−氧化为IO4−，从而导致KIO3产量下降；故答案为：HIO3+OH−=IO3−+H2O；ClO−；

（5）KIO3难溶于乙醇，加入适量乙醇可以使KIO3从溶液中析出，故往中和后的溶液中加入适量乙醇，经搅拌、静置、过滤等操作，得到白色固体；故答案为：乙醇(或“酒精”“C2H5OH”)；

（6）依题意可知，少量饱和SO2水溶液能将KIO3还原为I2，但加入过量饱和SO2水溶液却无蓝色出现，说明过量的SO2能将IO3-、I2等还原为I−，故答案为：过量的SO2能将IO3-、I2等还原为I−；

（7）取0.1000g产品于碘量瓶中，加入稀盐酸和足量KI溶液，发生反应：IO3−+5I−+6H+=3I2+3H2O，用0.1000 mol/LNa2S2O3溶液滴定生成的I2，有关系式：KIO3∼3I2∼6S2O32−，则n(KIO3)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.024L=0.0004mol， 故产品中KIO3的质量分数为×100%=85.60%，故答案为：85.60%。