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．

练习册系列答案
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