Номер 1506, страница 237 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1506. Раньше для йодирования поваренной соли использовали йодид натрия или калия. Однако при длительном хранении такой соли на воздухе эффект йодирования исчезал. В настоящее время йодирование осуществляют с помощью йодата калия $KIO_3$. Кратко поясните, почему при использовании йодидов эффект исчезал через некоторое время. Рассчитайте, какую массу йодата калия следует использовать для йодирования поваренной соли вместо йодида натрия массой 100 мг.

Кратко поясните, почему при использовании йодидов эффект исчезал через некоторое время.

Йодид-ионы ($I^−$) в составе йодида натрия ($NaI$) или калия ($KI$) являются хорошими восстановителями. При длительном хранении йодированной соли на открытом воздухе они вступают в реакцию с кислородом ($O_2$). Процесс ускоряется в присутствии влаги и в слабокислой среде, которая может создаваться за счет растворения в воде углекислого газа ($CO_2$) из воздуха. В результате йодид-ионы окисляются до молекулярного йода ($I_2$):

$4I^− + O_2 + 4H^+ \rightarrow 2I_2 + 2H_2O$

Образовавшийся молекулярный йод ($I_2$) — это летучее вещество. Он постепенно испаряется (сублимирует) с поверхности соли, что приводит к потере йода и исчезновению эффекта йодирования.

В отличие от йодидов, йодат калия ($KIO_3$) содержит йод в его высшей степени окисления +5 (в составе йодат-иона $IO_3^−$). Эта форма йода химически гораздо более стабильна и не окисляется кислородом воздуха, благодаря чему йодат калия сохраняется в соли намного дольше.

Ответ: Эффект йодирования исчезал, так как йодид-ионы ($I^−$) под действием кислорода воздуха и влаги окислялись до молекулярного йода ($I_2$), который является летучим и со временем испарялся из соли.

Рассчитайте, какую массу йодата калия следует использовать для йодирования поваренной соли вместо йодида натрия массой 100 мг.

Дано:

Масса йодида натрия, $m(\text{NaI}) = 100 \text{ мг}$.

Перевод в систему СИ:

$m(\text{NaI}) = 100 \text{ мг} = 100 \cdot 10^{-6} \text{ кг} = 1 \cdot 10^{-4} \text{ кг}$.

Найти:

Массу йодата калия, $m(\text{KIO}_3) - ?$

Решение:

Для эквивалентной замены необходимо, чтобы масса элементарного йода в обоих соединениях была одинаковой. Расчет удобно вести через количество вещества (моль), так как в обоих соединениях ($\text{NaI}$ и $\text{KIO}_3$) на одну формульную единицу приходится один атом йода. Следовательно, количество вещества $\text{NaI}$ должно быть равно количеству вещества $\text{KIO}_3$.

$n(\text{NaI}) = n(\text{KIO}_3)$

Количество вещества ($n$) связано с массой ($m$) и молярной массой ($M$) формулой $n = m/M$.

$\frac{m(\text{NaI})}{M(\text{NaI})} = \frac{m(\text{KIO}_3)}{M(\text{KIO}_3)}$

Отсюда можно выразить искомую массу $m(\text{KIO}_3)$:

$m(\text{KIO}_3) = m(\text{NaI}) \cdot \frac{M(\text{KIO}_3)}{M(\text{NaI})}$

1. Рассчитаем молярные массы, используя относительные атомные массы: $A_r(\text{Na}) \approx 23$, $A_r(\text{K}) \approx 39$, $A_r(\text{I}) \approx 127$, $A_r(\text{O}) \approx 16$.

$M(\text{NaI}) = 23 + 127 = 150 \text{ г/моль}$

$M(\text{KIO}_3) = 39 + 127 + 3 \cdot 16 = 214 \text{ г/моль}$

2. Подставим значения в формулу. Для удобства расчетов используем массу в миллиграммах.

$m(\text{KIO}_3) = 100 \text{ мг} \cdot \frac{214 \text{ г/моль}}{150 \text{ г/моль}} = 100 \cdot \frac{214}{150} \text{ мг} \approx 142.67 \text{ мг}$

С учетом точности исходных данных (100 мг), результат целесообразно округлить до целого числа.

$m(\text{KIO}_3) \approx 143 \text{ мг}$

Ответ: Для йодирования соли вместо 100 мг йодида натрия следует использовать 143 мг йодата калия.