Question

碘被稱為“智力元素”，科學(xué)合理地補(bǔ)充碘可防止碘缺乏病．碘酸鉀（KIO₃）是國(guó)家規(guī)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(zhì)中與碘化物作用生成單質(zhì)碘．
（1）以碘為原料，通過(guò)電解制備碘酸鉀的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．電解前，先將一定量的精制碘溶于過(guò)量氫氧化鉀溶液，溶解時(shí)發(fā)生反應(yīng)：3I₂+6KOH═5KI+KIO₃+3H₂O，將該溶液加入陽(yáng)極區(qū)．另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，電解槽用水冷卻．電解時(shí)，陽(yáng)極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

 

；每生成1mol KIO₃，電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量是

 

 mol；
（2）若用不同種電池作為上述實(shí)驗(yàn)的電源，請(qǐng)分析電池反應(yīng)．
①鉛蓄電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄

放電

充電

2H₂O+2PbSO₄，則它在充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)為：

 

；
②MnO₂-Zn組成堿性干電池在放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)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(fù)極通入丙烷，電解質(zhì)是熔融碳酸鹽，電池總反應(yīng)方程式為：C₃H₈+5O₂═3CO₂+4H₂O．寫(xiě)出該電池正極的電極反應(yīng)：

 

；
④當(dāng)產(chǎn)生相同質(zhì)量的KIO₃時(shí)，理論上，上述三種電池中分別消耗的Pb、Zn、丙烷的物質(zhì)的量之比是

 

；
（3）電解過(guò)程中，為確定電解是否完成，需檢驗(yàn)電解液中是否有I^-．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)檢驗(yàn)電解液中是否有I^-的實(shí)驗(yàn)方案．（寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方法、現(xiàn)象和結(jié)論）

Answer 1

分析：（1）陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)碘酸鉀和碘的化合價(jià)變化計(jì)算；
（2）①充電時(shí)，陽(yáng)極上硫酸鉛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②鋅錳堿性干電池中，鋅易失電子作負(fù)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(yīng)生成碳酸根離子；
④根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算；
（3）酸性條件下，碘離子和碘酸根離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍(lán)色，根據(jù)溶液是否變藍(lán)判斷是否含有碘離子．

解答：解：（1）電解時(shí)，陽(yáng)極上碘離子失電子生成碘單質(zhì)，電極反應(yīng)式為：2I^--2e^-═I₂，每生成1mol KIO₃，電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量=1mol×[5-（-1）]=6mol，
故答案為：2I^--2e^-═I₂；6；
（2）①充電時(shí)，陽(yáng)極上硫酸鉛失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)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(fù)極，二氧化錳作正極，負(fù)極上電極反應(yīng)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(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)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(jù)得失電子守恒可知，Pb、Cd、丙烷的物質(zhì)的量之比是10：10：1，
故答案為：10：10：1；
（3）電解后的溶液區(qū)含有碘酸根離子，酸性條件下，碘離子和碘酸根離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，淀粉溶液遇碘變藍(lán)色，所以實(shí)驗(yàn)方法是：取少量陽(yáng)極區(qū)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(lán)；如果陽(yáng)極區(qū)含有碘離子，加入稀硫酸后就有碘單質(zhì)生成，淀粉溶液就會(huì)變藍(lán)色，否則不變色，
故答案為：取少量陽(yáng)極區(qū)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(lán)；如果陽(yáng)極區(qū)含有碘離子，加入稀硫酸后就有碘單質(zhì)生成，淀粉溶液就會(huì)變藍(lán)色，否則不變色．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池和電解池原理、離子檢驗(yàn)等知識(shí)點(diǎn)，明確各個(gè)電極上得失電子及反應(yīng)類(lèi)型是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，要根據(jù)電解質(zhì)來(lái)分析解答，難度中等．