Question

10．做完海带提碘实验后，实验室得到了含碘废液（含水、CCl₄、可能含I₂、I^-、IO₃^-的一种或几种），为测定废液中碘的存在形式，并回收废液中的碘和CCl₄，设计了如下实验方案．完成下列填空：
Ⅰ．判断废液中碘的存在形式（已知：5SO₃^2-+2IO₃^-+2H⁺→I₂+5SO₄^2-+H₂O）．实验中可供选择的试剂是：稀盐酸、淀粉溶液、氯化铁溶液、亚硫酸钠溶液
（1）从废液中取少量水层溶液（pH≈8），滴加淀粉溶液，变为蓝色，该废水中含I₂；另从废液中取适量水层溶液用CCl₄多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有I₂存在；取除去I₂的水层溶液少许，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加氯化铁溶液，溶液变蓝，该废水中含有I^-，该反应的离子方程式为2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；取除去I₂的水层溶液少许，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加亚硫酸钠溶液，溶液不变蓝，该废水中不含IO₃^-．
Ⅱ．回收该废液中的碘和CCl₄

（2）向含碘废液中加入稍过量的Na₂SO₃溶液，将I₂还原为I^-，该操作的目的是四氯化碳中的碘进入水层；操作X名称是分液．
（3）Na₂S₂O₃、CuSO₄溶液和I^-反应生成CuI沉淀和Na₂S₄O₆溶液，已知该含碘废液中碘元素的含量为10.33g/L，若回收500mL该含碘废液中的碘，则至少需要2mol/L的硫酸铜溶液20.33mL．
（4）将CuI转移入烧杯中，加入氧化剂在如图所示的装置中反应，一段时间后在蒸馏烧瓶底得到固体碘．H₂O₂是一种性能优良的绿色氧化剂可将CuI氧化为I₂，本实验不选用H₂O₂，可能的原因是本实验氧化和升华是同时进行的，H₂O₂温度较高时易分解．

Answer 1

分析 Ⅰ、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^-；另从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉试液，加盐酸酸化，滴加Na₂SO₃溶液，发生5SO₃^2-+2IO₃^-+2H⁺=I₂+5SO₄^2-+H₂O，若溶液变蓝色，说明废水中含有IO₃^-，否则不含IO₃^-；
Ⅱ、（2）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^-，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；
（3）2S₂O₃^2-+2Cu²⁺+2I^-=2CuI+S₄O₆^2-，结合碘元素守恒和化学方程式中定量关系计算得到；
（4）本实验氧化和升华是同时进行的，过氧化氢受热易分解．

解答 解：Ⅰ、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^-；另从水层取少量溶液，加入1-2mL淀粉试液，加盐酸酸化，滴加Na₂SO₃溶液，5SO₃^2-+2IO₃^-+2H⁺=I₂+5SO₄^2-+H₂O，若溶液变蓝色，说明废水中含有IO₃^-，否则不含IO₃^-，
故答案为：I^-；2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂；除去I₂的水层溶液少许，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加亚硫酸钠溶液，溶液不变蓝；
Ⅱ、（2）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═2H⁺+SO₄^2-+2I^-，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：四氯化碳中的碘进入水层；分液；
（3）已知该含碘废液中碘元素的含量为10.33g/L，若回收500mL该含碘废液中的碘，含碘元素质量=0.5L×10.33g/L=5.165g，物质的量=$\frac{5.165g}{127g/mol}$=0.0406692mol，
2S₂O₃^2-+2Cu²⁺+2I^-=2CuI+S₄O₆^2-，依据反应定量关系得到，至少需要2mol/L的硫酸铜溶液体积=$\frac{0.0406692mol}{2mol/L}$=0.203346L≈20.33ml；
故答案为：20.33；
（4）将CuI转移入烧杯中，加入氧化剂在如图2所示的装置中反应，一段时间后在蒸馏烧瓶底得到紫红色固体碘单质，H₂O₂是一种性能优良的绿色氧化剂可将CuI氧化为I₂，本实验不选用H₂O₂，可能的原因是过氧化氢易分解失去氧化性；
故答案为：本实验氧化和升华是同时进行的，H₂O₂温度较高时易分解．

点评 本题考查了物质提纯的实验过程分析判断，物质性质和氧化还原反应实质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度大．