Question

碘被稱為“智力元素”，科學合理地補充碘可防止碘缺乏�。�碘酸鉀（KIO₃）是國家規定的食鹽加碘劑，它的晶體為白色，可溶于水．碘酸鉀在酸性介質中與碘化物作用生成單質碘．
（1）以碘為原料，通過電解制備碘酸鉀的實驗裝置如圖所示．電解前，先將一定量的精制碘溶于過量氫氧化鉀溶液，溶解時發生反應：3I₂+6KOH═5KI+KIO₃+3H₂O，將該溶液加入陽極區．另將氫氧化鉀溶液加入陰極區，電解槽用水冷卻．電解時，陽極上發生反應的電極反應式為

 

；每生成1mol KIO₃，電路中通過電子的物質的量是

 

 mol；
（2）若用不同種電池作為上述實驗的電源，請分析電池反應．
①鉛蓄電池總反應的化學方程式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄

放電

充電

2H₂O+2PbSO₄，則它在充電時的陽極反應為：

 

；
②MnO₂-Zn組成堿性干電池在放電時的負極反應為：

 

；
③以丙烷為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O₂和CO₂，負極通入丙烷，電解質是熔融碳酸鹽，電池總反應方程式為：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O．寫出該電池正極的電極反應：

 

；
④當產生相同質量的KIO₃時，理論上，上述三種電池中分別消耗的Pb、Zn、丙烷的物質的量之比是

 

；
（3）電解過程中，為確定電解是否完成，需檢驗電解液中是否有I^-．請設計一個檢驗電解液中是否有I^-的實驗方案．（寫出實驗方法、現象和結論）

Answer 1

分析：（1）陽極上失電子發生氧化反應，根據碘酸鉀和碘的化合價變化計算；
（2）①充電時，陽極上硫酸鉛失電子發生氧化反應；
②鋅錳堿性干電池中，鋅易失電子作負極，二氧化錳作正極；
③丙烷燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子；
④根據轉移電子相等進行計算；
（3）酸性條件下，碘離子和碘酸根離子能發生氧化還原反應生成碘單質，淀粉遇碘變藍色，根據溶液是否變藍判斷是否含有碘離子．

解答：解：（1）電解時，陽極上碘離子失電子生成碘單質，電極反應式為：2I^--2e^-═I₂，每生成1mol KIO₃，電路中通過電子的物質的量=1mol×[5-（-1）]=6mol，
故答案為：2I^--2e^-═I₂；6；
（2）①充電時，陽極上硫酸鉛失電子發生氧化反應，電極反應式為PbSO₄（s）+2H₂O-2e^-═PbO₂+4H⁺+SO₄^2-，
故答案為：PbSO₄（s）+2H₂O-2e^-═PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；
②鋅錳堿性干電池中，鋅易失電子作負極，二氧化錳作正極，負極上電極反應式為Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，
故答案為：Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂；
③丙烷燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-，
故答案為：O₂+2CO₂+4e^-═2CO₃^2-；
④1mol Pb、Cd、丙烷失去的電子分別為2mol、2mol、20mol，所以根據得失電子守恒可知，Pb、Cd、丙烷的物質的量之比是10：10：1，
故答案為：10：10：1；
（3）電解后的溶液區含有碘酸根離子，酸性條件下，碘離子和碘酸根離子能發生氧化還原反應生成碘單質，淀粉溶液遇碘變藍色，所以實驗方法是：取少量陽極區電解液于試管中，加稀硫酸酸化后加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍；如果陽極區含有碘離子，加入稀硫酸后就有碘單質生成，淀粉溶液就會變藍色，否則不變色，
故答案為：取少量陽極區電解液于試管中，加稀硫酸酸化后加入幾滴淀粉溶液，觀察是否變藍；如果陽極區含有碘離子，加入稀硫酸后就有碘單質生成，淀粉溶液就會變藍色，否則不變色．

點評：本題考查了原電池和電解池原理、離子檢驗等知識點，明確各個電極上得失電子及反應類型是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，要根據電解質來分析解答，難度中等．