中国报告大厅网讯，在碘化钾行业技术发展进程中，碘化钾溶液与氧气反应后的最终产物问题一直是研究的重点之一。此前已有不少相关研究，但对于反应过程和原理的认知仍存在争议，缺乏系统且明确的结论，这在一定程度上影响了碘化钾相关应用技术的优化与发展。本次通过一系列实验探究，旨在明确碘化钾溶液与氧气反应过程中氧化反应和歧化反应的相互关系，为碘化钾行业技术的进一步发展提供理论与实验支撑。以下是2025年碘化钾行业技术分析。

  一、碘化钾溶液与氧气反应的研究现状梳理

  碘化钾溶液与氧气反应后的最终产物问题，不同研究有着不同的观点。有观点认为，碘化钾在空气中变质至少有氧气、二氧化碳、水参与，水作为二氧化碳的溶剂，反应的化学方程式应为 4KI + O₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 2I₂，而不能用 4KI + O₂ + 2H₂O = 4KOH + 2I₂表示碘化钾氧化变质;也有观点认为，碘化钾氧化的实质是在日光、水、氧气和酸性条件下(来自空气中的二氧化碳、二氧化硫)发生的光化学反应，化学方程式为 4I⁻ + O₂ + 4H⁺ = 2I₂ + 2H₂O，同样认为不能用 4KI + O₂ + 2H₂O = 4KOH + 2I₂表示碘化钾在空气中的氧化变质，理由是这违背了碘不能与碱共存的化学原理，不过后续也有研究提出在极弱的碱性条件下(pH 大约在 8 左右)，单质碘是可以存在的。还有研究结合实验和理论计算探讨了碘化钾氧化变质的条件，在碘离子浓度、碘酸根离子浓度均为 1mol・L⁻¹，氧气分压为 1.013×10⁵Pa 条件下，pH<11.71 时碘离子才能被氧气氧化，pH>9.28 时碘才能发生歧化，认为根据碘化钾溶液暴露在空气中的实际酸碱性，用 4I⁻ + O₂ + 4H⁺ = 2I₂ + 2H₂O 表示反应过程更恰当。另外，基于定性实验的观察结果，有观点提出碘化钾淀粉溶液遇氧气是否变色取决于碘化钾被氧气氧化(以下简称氧化反应)的速率和碘在氢氧根离子作用下发生歧化反应(以下简称歧化反应)的速率的相对大小，当氧化反应的速率大于歧化反应的速率，溶液变蓝;反之，溶液不变蓝。上述研究表明，碘化钾与氧气的反应过程和反应原理仍未明确，存在争议，碘化钾与氧气的真实反应过程和反应产物尚缺乏系统研究。

  二、碘化钾溶液与氧气反应的理论分析

  此时溶液的 pH = 14 - lg0.031 = 12.49，根据相关研究结论，此时碘可以发生歧化反应。需要注意的是，上述热力学计算只是理论上说明反应能否发生以及可能达到的转化程度。但可能性不等于现实性，两种物质能发生反应并不意味着就一定不能共存，还必须考虑反应速率这一现实因素。为进一步明确碘化钾与氧气的反应原理，将碘化钾溶液在不同条件下与氧气接触，通过 pH 计实时测定溶液的 pH 变化，同时通过紫外可见吸收光谱法定量测定溶液中氧化反应生成的碘和歧化反应消耗的碘的浓度，明确不同因素对碘化钾溶液的氧化反应和歧化反应的限度及速率的影响。

  三、碘化钾溶液与氧气反应的实验探究

  3.1 碘化钾实验的试剂与器材准备

  实验所用试剂包括碘化钾、单质碘、硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃・5H₂O)、淀粉、浓硫酸，以上试剂均为分析纯。

  实验器材有恒温磁力搅拌器、PHS - 3C pH 计、E - 201 - C 复合电极、T9 紫外可见分光光度计。

  为了能使碘化钾氧化的实验结果更清晰可靠，选择三种不同浓度的碘化钾溶液(2mol・L⁻¹、5mol・L⁻¹、8mol・L⁻¹)进行实验，所有实验均在恒温 26℃条件下进行。

  3.2 碘化钾溶液与纯氧反应的变化观察

  取 15mL 8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液于称量瓶中，插入通氧气的导管及 pH 复合电极，用 parafilm 封口膜对称量瓶小心封口后持续通入纯氧，观察溶液颜色变化，用 pH 计监测溶液 pH 变化，同时定量测定不同时段溶液中生成的碘。

  8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液通入纯氧时，无色溶液在 1.5h 左右出现浅黄色，且随着氧气的持续通入，黄色逐渐加深，溶液 pH 逐渐增大。采用紫外可见分光光度法对生成的黄色物质的成分及含量进行测定，具体步骤如下：

  (1)碘标准溶液的标定：称取 4.0g 碘于小烧杯中，加入 8g 碘化钾固体，加水配制成 0.040mol・L⁻¹ 的碘溶液。以淀粉为指示剂，用已知准确浓度的硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，测得碘溶液的准确浓度为 0.03898mol・L⁻¹。

  (2)标准曲线的绘制：稀释碘标准溶液分别至 0.181、0.363、0.725、1.450mmol・L⁻¹，用 1cm 石英比色皿，以碘化钾溶液为参比，扫描得到不同浓度碘标准溶液的吸收曲线，可见碘在 357nm 处有最大吸收。以碘标准溶液的浓度为横坐标，波长 357nm 处相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，其线性方程为 A = 0.0551 + 1.047c(R² = 0.9928)。

  (3)生成的黄色物质的成分鉴定及含量测定：以碘化钾溶液为参比溶液，将碘化钾与氧气反应不同时间(2、26、50、74h)后的溶液在 300~500nm 内扫描，发现各溶液具有与碘标准溶液相似的吸收曲线，而且都在 357nm 处有最大吸收，与碘标准溶液的最大吸收位置一致，表明黄色溶液中的确含有碘。

  由上述实验结果可知，碘化钾溶液与纯氧可以缓慢地反应，生成碘和氢氧化钾，生成物以低浓度状态共存，此时碘浓度稳定在 2.7mmol・L⁻¹ 左右，溶液的 pH 稳定在 9.9 上下。

  值得注意的是，如果按上述 50h 后溶液中游离的碘的浓度计算，此时溶液中氢氧根离子浓度应在 5.4mmol・L⁻¹ 左右，即 pH = 11.73。而实验测定的 pH 结果却为 9.9 左右，明显低于计算值。造成该结果的原因很可能是空气中二氧化碳干扰的结果，尽管实验中称量瓶用 parafilm 封口膜封口，但空气中的二氧化碳不可避免地从通氧气缝隙中进入溶液而消耗氢氧化钾，从而降低溶液的 pH。

  3.3 碘化钾溶液露置在空气中的变化研究

  《2025-2030年中国碘化钾行业市场深度研究与战略咨询分析报告》指出，取 2、5、8mol・L⁻¹ 的碘化钾溶液各 15mL，分别置于称量瓶并敞口放置在空气中，观察溶液颜色变化，用 pH 计实时监测其 pH 变化，然后通过紫外可见分光光度计测量溶液中不同时段生成碘的浓度。

  实验结果显示，5mol・L⁻¹ 和 8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液在空气中露置后，前 30min 内溶液 pH 出现短暂的升高，证明溶液中生成了碱。随后溶液 pH 逐渐降低，至 25h 左右基本稳定。而 2mol・L⁻¹ 碘化钾溶液未出现 pH 短暂升高的现象，但在 25h 左右溶液 pH 也逐渐稳定。

  另外，碘化钾露置在空气中溶液颜色慢慢变黄，2、5 和 8mol・L⁻¹ 溶液出现明显浅黄色的时间分别是 59.5、5.5 和 0.5h。三种溶液中生成的碘的浓度随时间延长逐渐增大，但分别在 320、200 和 150h 后基本维持稳定。

  由该实验可知，碘化钾溶液露置在空气中，有碘和碱生成，而且碘化钾浓度越大氧化反应越快。但由于空气中二氧化碳的影响，溶液 pH 呈降低趋势。

  3.4 碘化钾溶液中氧化反应与歧化反应表观平均速率的比较

  取 8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液 10mL，先通氧气 10min 赶走溶液中的二氧化碳后，封口称量瓶并持续通氧气 0.5h。随后迅速取上述溶液三份，分别做如下处理：一份 800μL 的原液，另两份 700μL 的原液，分别加入 100μL 1mol・L⁻¹ 的硫酸和 100μL 水，用紫外可见分光光度计分别测定不同处理的溶液于 357nm 处的吸光度值，计算生成的碘的浓度。同时以露置在空气中 0.5h 的 8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液及新鲜配制的 8mol・L⁻¹ 碘化钾溶液作为对照。

  在反应后的碘化钾溶液中加入稀硫酸，目的是让参与歧化的碘重新复原，涉及的反应是 5I⁻ + IO₃⁻ + 6H⁺ = 3I₂ + 3H₂O。加稀硫酸后溶液中的总碘有三个来源：第一部分是氧化反应生成的游离在溶液中的碘，第二部分是氧化反应生成后又因歧化反应而消耗的碘，第三部分是药品贮存过程中氧化生成又因歧化反应而消耗的碘。第一部分可由紫外可见分光光度计直接测得，第二部分和第三部分可在相应溶液中加入稀硫酸充分反应后，用分光光度计测定计算而得。

  由上述实验结果可知，通纯氧 0.5h 内生成的碘的总浓度是第二部分与第三部分之差：2.534 - 2.184 = 0.350mmol・L⁻¹，扣除第一部分后即为参与歧化反应的碘的浓度 0.350 - 0.01834 = 0.332mmol・L⁻¹。因此，此 0.5h 内，生成的碘中有 94.8% 参与了歧化反应，氧化反应的表观平均速率与歧化反应的表观平均速率之比为 0.350:0.332≈1.05:1。

  同理可算得，露置于空气中 0.5h 内生成的碘的总浓度为 2.716 - 2.184 = 0.532mmol・L⁻¹，其中参与歧化反应的碘的浓度为 0.532 - 0.09436 = 0.438mmol・L⁻¹，即生成的碘中有 82.3% 参与了歧化反应，氧化反应的表观平均速率与歧化反应的表观平均速率之比为 0.532:0.438≈1.22:1。碘化钾溶液露置在空气中，虽然氧气的分压低于纯氧，但由于二氧化碳的影响，溶液的 pH 降低导致的连锁效应有三个：一则增大了氧气的条件电位，氧化反应的可能性升高(碘的总浓度从 2.534mmol・L⁻¹ 增大到 2.716mmol・L⁻¹);二则加快了氧化反应的表观速率(溶液变黄色的时长从之前实验的 1.5h 减少到 0.5h);三则抑制了碘的歧化反应(参与歧化反应的碘从 94.8% 下降为 82.3%)。

  3.5 碘化钾相关反应中碘的歧化反应速率研究

  配制 0.025mol・L⁻¹ 碘水，稀释成 2.5×10⁻³、2.5×10⁻⁴mol・L⁻¹。配制 0.1mol・L⁻¹ 氢氧化钠溶液，稀释成 10⁻³、10⁻⁴、10⁻⁵mol・L⁻¹。分别取 10mL 不同 pH 的氢氧化钠溶液于称量瓶中，加 0.2mL 相应浓度的碘溶液(具体用量如下表所示)，监测溶液 pH 的变化。

  三组实验中，在碘加入的瞬间，pH 分别迅速降低 0.4