题目内容

7．一种回收并利用含碘（I-）废液的工艺流程如图1：

（1）“沉淀”中生成CuI的离子方程式为2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+．
（2）CuSO4的投加量对废水中I-的去除量影响较大，不同投加量（用过量系数表示）下，反应后I-和Cu2+的浓度如图2所示，则适宜的CuSO4过量系数应为1.1，分析原因小于1.1则I-去除率较低，大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+．
（3）反应Ⅰ中生成铁与碘的化合物（其中铁与碘的质量比为21：127），则加入的水的作用是催化剂，反应Ⅱ的化学方程式是Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑．
（4）操作Ⅰ包括蒸发（或加热）（浓缩）、（冷却）结晶、过滤，冰水洗涤的目的是除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失（或防止KI的氧化）．

分析 根据流程可知，回收废液中碘离子的步骤为：先向废液中加入亚硫酸钠、硫酸铜溶液生成CuI沉淀，过滤得到滤渣CuI，然后加入浓硝酸氧化CuI，向氧化产物中加入碘单质、铁屑和水后得到Fe3I8，Fe3I8与碳酸钾溶液发生反应Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑；过滤后将反应Ⅱ的滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，初步得到碘化钾；由于碘化钾混有可溶性杂质，需要经过洗涤才能得到较纯净的产品，同时为了减少KI的溶解损失，需要用冰水洗涤，最后得到纯净的氯化钾，
（1）根据流程可知，铜离子、碘离子、亚硫酸根离子在溶液中发生氧化还原反应反应生成CuI沉淀和硫酸根离子、氢离子，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据图象曲线中硫酸铜过量系数与碘离子、铜离子浓度的关系分析；
（3）根据生成产物中铁和碘元素的质量之比计算出其物质的量之比，从而得出产物的化学式；然后结合反应物、生成物写出反应的化学方程式；
（4）操作Ⅰ是从碘化钾溶液中获得碘化钾固体，需要通过蒸发（或加热）（浓缩）、（冷却）结晶、过滤等操作完成；根据冰水可以除去可溶性杂质、减少碘化钾溶解度角度分析．

解答 解：结合流程可知回收废液中碘离子的步骤为：先向废液中加入亚硫酸钠、硫酸铜溶液生成CuI沉淀，过滤得到滤渣CuI，然后加入浓硝酸氧化CuI，向氧化产物中加入碘单质、铁屑和水后得到Fe3I8，Fe3I8与碳酸钾溶液发生反应Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑；过滤后将反应Ⅱ的滤液经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，初步得到碘化钾；由于碘化钾混有可溶性杂质，需要经过洗涤才能得到较纯净的产品，同时为了减少KI的溶解损失，需要用冰水洗涤，最后得到纯净的氯化钾，
（1）硫酸铜、亚硫酸钠和碘离子在溶液中发生反应生成CuI，反应的离子方程式为：2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+，
故答案为：2Cu2++2I-+SO32-+H2O=2CuI↓+SO42-+2H+；
（2）根据图象曲线变化可知，当硫酸铜过量系数小于1.1时I-去除率较低，大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+，所以适宜的CuSO4过量系数为1.1，
故答案为：1.1；小于1.1则I-去除率较低，大于1.1又会引入较多的重金属离子Cu2+；
（3）反应I中加入水可以加快反应速率，水起到了催化剂的作用，在反应中生成铁与碘的化合物，其中铁元素与碘元素的质量比为21：127，即物质的量比为：$\frac{21}{56}$：$\frac{127}{127}$=3：8，铁、碘原子个数比为8：3，反应Ⅰ生成物化学式是 Fe3I8，故反应Ⅱ的化学方程式为：Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑，
故答案为：催化剂；Fe3I8+4K2CO3=Fe3O4+8KI+4CO2↑；
（4）反应Ⅱ的滤液需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，初步得到碘化钾；由于碘化钾混有可溶性杂质，需要经过洗涤才能得到较纯净的产品，故用冰水洗涤，同时减少KI的溶解损失，
故答案为：蒸发（或加热）（浓缩）、（冷却）结晶、过滤；除去表面可溶性杂质，同时减少KI的溶解损失（或防止KI的氧化）．

点评 本题考查了物质分类、提纯方法及化学实验操作方法的综合应用，题目难度中等，根据实验流程明确实验操作方法及实验目的为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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