Question

微型化学实验可以有效实现化学实验绿色化的要求。如下图所示在一块衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1mol/L的KI(含淀粉溶液)、NaOH的酚酞(C₂₀H₁₄O₄)试液、FeCl₂(含KSCN)溶液各一滴，在圆心处放置一粒芝麻大小的KMnO₄的晶体，向KMnO₄的晶体上滴加一滴浓盐酸，再立即用表面皿盖好。根据上述描述涉及到的元素，回答问题：

(1)KMnO₄中Mn元素的化合价为：_______________，Fe在周期表中的位置是：_____________________。

(2)第三周期原子半径最小的原子共有______ 种不同能量的电子；长周期主族元素形成化合物的电子式为：__________________。

(3)结合已学知识分析a、c处的可能出现的现象：a：_____________________________；c：_________________________________；b处可能发生反应的离子方程式：___________________________________________________________

(4)已知溶液中，还原性为HSO₃⁻＞I^-，氧化性为IO₃⁻＞I₂＞SO₄²⁻．在含3molNaHSO₃的溶液中逐滴加入KIO₃溶液，加入的KIO₃和析出的I₂的物质的量的关系曲线如图所示：

①a点处的还原产物是：____________(填离子符号)； b点→c点反应的离子方程式是：_________________________________________

②当溶液中的I^-为0.5mol时，加入的KIO₃可能是：____________________ mol。

Answer

+7 第四周期Ⅷ族 5 溶液变为蓝色 红色褪去(或红色变浅) 2Fe2++Cl2→2Fe3+ +2Cl-、Fe3+ +3SCN-→Fe(SCN)3 I- IO3-+6H++5I-→3H2O+3I2 0.5或1.1

【解析】

化合物中各元素化合价的代数和为零；Fe位于元素周期表的第四周期Ⅷ族；氯气能将碘离子氧化为碘单质，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，据此分析实验现象；氯气能将亚铁离子氧化为Fe3+，Fe3+与硫氰化钾反应生成络合物硫氰化铁；还原性HSO3−＞I-，首先发生反应： ，HSO3−反应完毕，继续加入KIO3，由于氧化性IO3-＞I2，再发生反应： ，结合a点没有生成I2分析；当溶液中的I-为0.5mol时，有两种情况：一是只发生反应：；二是HSO3−反应完毕后，还发生反应：，据此分析即可。

（1）根据化学式书写原则，KMnO4中K是+1价，O是-2价，化合物中各元素化合价的代数和为零，所以Mn元素的化合价为+7；在周期表中，Fe位于第四周期Ⅷ族；

（2）第三周期原子半径最小的原子是氯离子，有5个能级，有5种不同能量的电子；长周期主族元素形成化合物是离子化合物，以碘化钾为例，电子式为：；

（3）高锰酸钾遇到浓盐酸会立即产生氯气，氯气能将碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘单质显示蓝色，故a处出现的现象为：溶液变为蓝色；氯气还能和强碱氢氧化钠之间反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，次氯酸钠水解显示弱碱性，故c处出现的现象为：红色变浅或褪去；

氯气能将亚铁离子氧化为Fe3+： ，Fe3+与硫氰化钾反应生成络合物硫氰化铁： ；

（4）①还原性HSO3−＞I-，首先发生反应：，HSO3−反应完毕，继续加入KIO3，由于氧化性IO3-＞I2，再发生反应：；由图可知，a点没有生成I2，故发生反应：，还原产物是I-；b点到c点发生反应的离子方程式为：；

②当溶液中的I-为0.5mol时，有两种情况：一是只发生反应：，生成I-为0.5mol，根据碘元素守恒n(KIO3)=n(I-)=0.5mol；二是HSO3−反应完毕后，还发生反应：，剩余I-为0.5mol，3molNaHSO3消耗1molKIO3、生成1molI-，故反应中消耗的I-为1mol-0.5mol=0.5mol，消耗KIO3的物质的量=0.5mol×15=0.1mol，故共加入的KIO3的物质的量=1mol+0.1mol=1.1mol。