Question

3．实验室从含碘废液（除H₂O外，含有CCl₄、I₂、I^-等）中回收碘，其实验过程如图：

（1）向含碘废液中加入稍过量的Na₂SO₃溶液，将废液中的I₂还原为I^-，其离子方程式为SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；该操作将I₂还原为I^-的目的是使四氯化碳中的碘进入水层．
（2）操作X的名称为分液．
（3）氧化时，在三颈瓶中将含I^-的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl₂，在40℃左右反应（实验装置如图所示）．实验控制在较低温度下进行的原因是使氯气在溶液中有较大的溶解度（或防止碘升华或防止碘进一步被氧化）；仪器a、b的名称分别为：a冷凝管、b锥形瓶；
仪器b中盛放的溶液为NaOH溶液．
（4）已知：5SO₃^2-+2IO₃^-+2H⁺═I₂+5SO₄^2-+H₂O．某含碘废水（pH约为8）中一定存在I₂，可能存在I^-、IO₃^-中的一种或两种．请补充完整检验含碘废水中是否含有I^-、IO₃^-的实验方案（实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl₃溶液、Na₂SO₃溶液）．
①取适量含碘废水用CCl₄多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；②从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入盐酸酸化，滴加FeCl₃溶液，若溶液变蓝色，说明废水中含有I^-，否则不含I^-
③另从水层中取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化后，滴加Na₂SO₃溶液，若溶液变蓝说明废水中含有IO₃^-；否则说明废水中不含有IO₃^-．
（5）二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂和水处理剂．现用ClO₂氧化酸性含I^-废液回收碘．
①完成ClO₂氧化I^-的离子方程式：□ClO₂+□I^-+□8H⁺═□I₂+□Cl^-+□4H₂O
②若处理含I^-相同量的废液回收碘，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 往含碘废液中加入亚硫酸钠，将废液中的I₂还原为I^-，四氯化碳的密度比水大，在下层，用分液的方法分离，然后在上层清液中加强氧化剂氯气氧化碘离子，最后通过物量方法进行收集碘单质，达到分离提纯的目的．
（1）碘具有氧化性，能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，自身被还原生成碘；碘不容易溶于水，但碘离子易溶于水；
（2）分离互不相溶的液体采用分液的方法分离；
（3）碘易升华，且氯气的溶解度随着温度的升高而减小；依据仪器形状和作用分析回答仪器名称，氯气、碘蒸气都能和氢氧化钠溶液反应生成无毒物质；
（4）碘离子具有还原性，能被氧化剂氧化生成碘，碘单质遇到淀粉变蓝色；
（5）①用ClO₂氧化酸性含I^-废液回收碘，是二氧化氯在酸溶液中氧化碘离子生成碘单质，二氧化氯被还原为氯离子，结合原子守恒、电荷守恒、电子守恒配平书写离子方程式；
②每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍．

解答 解：（1）碘具有氧化性，能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，自身被还原生成碘离子，离子反应方程式为SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；
碘微溶于水，而碘离子易溶于水，为了使更多的I元素进入水溶液应将碘还原为碘离子；
故答案为：SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；使四氯化碳中的碘进入水层；
（2）四氯化碳属于有机物，水属于无机物，二者不互溶，分离互不相溶的液体采用分液的方法分离，所以分离出四氯化碳采用分液的方法；
故答案为：分液；
（3）碘易升华，且氯气的溶解度随着温度的升高而减小，温度越高，氯气的溶解度越小，反应越不充分，所以应该在低温条件下进行反应，仪器a、b的名称分别为冷凝管、锥形瓶，氯气、碘蒸气都有毒，不能直接排空，且都能和氢氧化钠溶液反应生成无毒物质，所以用NaOH溶液吸收氯气，
故答案为：使氯气在溶液中有较大的溶解度（或防止碘升华或防止碘进一步被氧化）；冷凝管、锥形瓶；NaOH溶液；
（4）碘离子具有还原性，能被氧化剂氧化生成碘，碘酸根离子具有氧化性，能被还原剂还原生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，所以其检验方法为：
从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入盐酸酸化，滴加FeCl₃溶液，2I^-+2Fe³⁺=2Fe²⁺+I₂，若溶液变蓝色，说明废水中含有I^-，否则不含I^-；
故答案为：从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入盐酸酸化，滴加FeCl₃溶液，若溶液变蓝色，说明废水中含有I^-，否则不含I^-；
（5）①用ClO₂氧化酸性含I^-废液回收碘，是二氧化氯在酸溶液中氧化碘离子生成碘单质，二氧化氯被还原为氯离子，ClO₂～Cl^-～5e^-，2I^-～I₂～2e^-，
反应的离子方程式为：2ClO₂+10I-+8H⁺=5I₂+2Cl^-+4H₂O，
故答案为：2、10、8H⁺、5、2、4H₂O；
②依据氧化还原反应电子守恒计算，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍，故答案为：2.5；

点评 本题以物质的制备为载体考查了氧化还原反应、离子的检验、物质的分离和提纯，明确物质的性质是解本题关键，根据物质的特殊性质、混合物分离和提纯方法的选取等方面来分析解答，知道碘的检验方法，题目难度中等．