Question

10．碘酸（HIO₃）及其鹽在工農業(yè)生產及科學研究中具有廣泛的用途，回答下列問題：
（1）碘酸（HIO₃）是中強酸，其水溶液中電離平衡常數表達式K_a=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$
（2）碘酸鉀是含碘食鹽的碘添加劑，其制備方法可用碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，KH（IO₃）₂再與KOH反應，
①酸式鹽A的水溶液中各離子濃度大小關系為c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）．
②碘、KC1O₃、硫酸作用生成KH（IO₃）₂的反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為5：3
③KH（IO₃）₂再與K0H反應生成碘酸鉀的化學方程式為KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池的負極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
②電解KI溶液的陽極電極反應式為I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺，每生成1molKIO₃時，理論上消耗肼的質量為48g．

Answer 1

分析 （1）弱電解質在一定條件下電離達到平衡平衡時，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數次的乘積與溶液中未電離分子的濃度系數冪的乘積的比；
（2）碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，A為KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全電離，溶液呈酸性，而溶液中水也電離產生氫離子；
②氧化劑為KC1O₃，被還原為KCl，還原劑為I₂，被氧化為KH（IO₃）₂，根據電子轉移守恒計算氧化劑、還原劑物質的量之比；
③KH（IO₃）₂與KOH反應生成碘酸鉀與水；
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①原電池負極發(fā)生氧化反應，N₂H₄在負極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水；
②電解KI溶液，陽極發(fā)生氧化反應，I^-在陽極失去電子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水參與反應，由電荷守恒可知有氫離子生成；根據電子轉移守恒計算消耗肼的質量．

解答 解：（1）HIO₃的電離方程式為：HIO₃?H⁺+IO₃^-，其電離平衡常數表達式K=$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$，
故答案為：$\frac{[{H}^{+}]×[I{{O}_{3}}^{-}]}{[HI{O}_{3}]}$；
（2）碘與KC1O₃在硫酸存在的條件下反應，生成KH（IO₃）₂、KCl和另外一種酸式鹽A，A為KHSO₄．
①KHSO₄在溶液中完全電離得到H⁺、SO₄^2-、K⁺，溶液呈酸性，K⁺濃度等于SO₄^2-的，溶液中水也電離產生氫離子，溶液中H⁺濃度大于SO₄^2-的，故水溶液中的離子濃度由大到小的順序是：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-），
故答案為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）=c（K⁺）＞c（OH^-）；
②氧化劑為KC1O₃，被還原為KCl，還原劑為I₂，被氧化為KH（IO₃）₂，根據電子轉移守恒，6n（KC1O₃）=10n（I₂），則，（KC1O₃）：n（I₂）=5：3，
故答案為：5：3；
③KH（IO₃）₂與KOH反應生成碘酸鉀與水，反應方程式為：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O，
故答案為：KH（IO₃）₂+KOH=2KIO₃+H₂O；
（3）以肼（N₂H₄）-空氣堿性燃料電池為電源電解KI溶液也可制取KIO₃．
①原電池負極發(fā)生氧化反應，N₂H₄在負極失去電子，堿性條件下生成氮氣與水，負極電極反應式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
②電解KI溶液，陽極發(fā)生氧化反應，I^-在陽極失去電子生成IO₃^-，由元素守恒可知，有水參與反應，由電荷守恒可知有氫離子生成，故陽極電極反應式為I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；
根據電子轉移守恒，消耗肼的物質的量為$\frac{1mol×6}{4}$=1.5mol，故消耗肼的質量為1.5mol×32g/mol=48g，
故答案為：I^-+3H₂O-6e^-=IO₃^-+3H⁺；48g．

點評 本題考查電離平衡常數、氧化還原反應計算、離子濃度大小比較、原電池、電解原理等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．