题目内容

7.甲、乙两个研究性学习小组拟从实验室含碘废液中回收碘.制订两种方案提取,他们的实验方案如下:
(甲小组实施的为方案一,乙小组实施的为方案二)

I.CuI在酸性介质中采用FeCl3氧化成即可生成单质碘.请写出上述化学反应方程式2CuI+4Fe3+═4Fe2++2Cu2++I2↓.
Ⅱ.蒸馏时用到的玻璃仪器,除接受器、锥形瓶、酒精灯外,还缺少的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、冷凝器、温度计.
Ⅲ.甲小组为测定含碘废水中碘的含量.进行了以下实验操作:
A.各取1000g实验室废水,进行以上操作后,将所得KI晶体溶于适量水中配置成100mL溶液;
B.取KI溶液20mL于锥形瓶中;
C.用稀硫酸酸化所得KI溶液,加入足量KIO3溶液,使KIO3与KI反应完全;
D.以淀粉为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为0.3mol•L-1的Na2S2O3溶液20.0mL,恰好反应完全.
已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-;
(1)请写出步骤 C 中的离子反应方程式.5I-+IO3-+6H+=3I2↓+3H2O
(2)该废液中碘的质量分数为0.32%.
Ⅳ.(1)步骤③中的操作名称为过滤,通过该步操作还得到另一黑色固体物质.
(2)乙小组同学针对该黑色物质的成分,进行了如下步骤进行定性分析:
步骤操作现象
一取黑色物质于烧杯中,加适量水进行洗涤、干燥黑色物质未溶解
二取适量固体于稀硫酸中进行充分溶解无气体生成
三移取少量步骤二溶液于试管A中,并滴加硫氰化钾溶液溶液为血红色
四移取少量步骤二溶液于试管B中,滴加酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液褪色
①在进行步骤四前是否要滴加指示剂?否(填“是”或“否”),请说明理由KMnO4溶液自身可作指示剂.
②通过以上步骤进行分析,该黑色物质可能为Fe3O4.

分析 方案一:含碘废水中加入硫酸铜、亚硫酸钾溶液,发生氧化还原反应生成CuI、硫酸钾,然后过滤得到CuI,向 CuI沉淀中加入浓硝酸,发生氧化还原反应生成二氧化氮、硝酸铜和碘,萃取得到碘,向碘中加入Fe,发生反应生成Fe3I8,向Fe3I8中加入碳酸钾溶液生成KI,将KI溶液蒸发浓缩冷却结晶得到KI晶体;
方案二:向含碘废水中加入过氧化氢溶液,发生氧化还原反应生成碘和水,向碘溶液中加入四氯化碳萃取、蒸馏得到碘和四氯化碳;
I.酸性条件下,CuI和FeCl3发生氧化还原反应生成亚铁离子、铜离子和碘;
Ⅱ.蒸馏时用到的玻璃仪器,除接受器、锥形瓶、酒精灯外,还缺少的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、冷凝器、温度计;
Ⅲ.(1)酸性条件下,碘离子和碘酸根离子发生氧化还原反应生成碘和水;
(2)根据5I-+IO3-+6H+=3I2↓+3H2O、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-得,
5I-~3I2~6S2O32-,根据碘离子和硫代硫酸根离子之间的关系式计算碘的质量分数;
Ⅳ.(1)分离难溶性固体和溶液采用过滤方法;
(2)根据元素守恒知,黑色固体中含有Fe元素,该黑色物质不溶于水,能和酸反应且没有气体生成,应该属于碱性氧化物,将二中得到的溶液加入KSCN溶液后溶液变为血红色,说明含有铁离子;将二中得到的溶液加入酸性高锰酸钾溶液,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明含有亚铁离子.

解答 解:方案一:含碘废水中加入硫酸铜、亚硫酸钾溶液,发生氧化还原反应生成CuI、硫酸钾,然后过滤得到CuI,向 CuI沉淀中加入浓硝酸,发生氧化还原反应生成二氧化氮、硝酸铜和碘,萃取得到碘,向碘中加入Fe,发生反应生成Fe3I8,向Fe3I8中加入碳酸钾溶液生成KI,将KI溶液蒸发浓缩冷却结晶得到KI晶体;
方案二:向含碘废水中加入过氧化氢溶液,发生氧化还原反应生成碘和水,向碘溶液中加入四氯化碳萃取、蒸馏得到碘和四氯化碳;
I.酸性条件下,CuI和FeCl3发生氧化还原反应生成亚铁离子、铜离子和碘,离子方程式为2CuI+4Fe3+═4Fe2++2Cu2++I2↓,
故答案为:2CuI+4Fe3+═4Fe2++2Cu2++I2↓;
Ⅱ.蒸馏时用到的玻璃仪器,除接受器、锥形瓶、酒精灯外,还缺少的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、冷凝器、温度计,故答案为:蒸馏烧瓶、冷凝器和温度计;
Ⅲ.(1)酸性条件下,碘离子和碘酸根离子发生氧化还原反应生成碘和水,离子方程式为5I-+IO3-+6H+=3I2↓+3H2O,
故答案为:5I-+IO3-+6H+=3I2↓+3H2O;
(2)根据5I-+IO3-+6H+=3I2↓+3H2O、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-得,
5I-~3I2~6S2O32-,
设配制的KI溶液物质的量浓度为c,
5I-~3I2~6S2O32-,
5         6
0.02cmol  0.3mol/L×0.02L
5:6=0.02cmol:(0.3mol/L×0.02L)
c=$\frac{0.3mol/L×0.02L×5}{6×0.02mol}$=0.25
废水中碘的质量分数=$\frac{0.25mol/L×0.1L×127g/mol}{1000g}$×100%=0.32%,
故答案为:0.32%;
Ⅳ.(1)分离难溶性固体和溶液采用过滤方法,该操作名称是过滤,故答案为:过滤;
(2)根据元素守恒知,黑色固体中含有Fe元素,该黑色物质不溶于水,能和酸反应且没有气体生成,应该属于碱性氧化物,将二中得到的溶液加入KSCN溶液后溶液变为血红色,说明含有铁离子;将二中得到的溶液加入酸性高锰酸钾溶液,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明含有亚铁离子
①高锰酸钾为紫色溶液,本身有颜色,不需要外加指示剂,
故答案为:否;KMnO4溶液自身可作指示剂;
②通过以上分析知,该黑色固体中含有Fe、O元素且含有+2价、+3价Fe元素,所以为Fe3O4,故答案为:Fe3O4.

点评 本题考查物质分离和提纯,为高频考点,涉及物质成分判断、化学方程式的计算、氧化还原反应、物质分离和提纯方法的选取、仪器选取等知识点,侧重考查学生分析判断及实验操作能力,明确物质性质及物质分离提纯方法是解本题关键,知道亚铁离子、铁离子检验方法,题目难度中等.

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