Question

3．實(shí)驗(yàn)室從含碘廢液（除H₂O外，含有CCl₄、I₂、I^-等）中回收碘，其實(shí)驗(yàn)過程如圖：

（1）向含碘廢液中加入稍過量的Na₂SO₃溶液，將廢液中的I₂還原為I^-，其離子方程式為SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；該操作將I₂還原為I^-的目的是使四氯化碳中的碘進(jìn)入水層．
（2）操作X的名稱為分液．
（3）氧化時(shí)，在三頸瓶中將含I^-的水溶液用鹽酸調(diào)至pH約為2，緩慢通入Cl₂，在40℃左右反應(yīng)（實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示）．實(shí)驗(yàn)控制在較低溫度下進(jìn)行的原因是使氯氣在溶液中有較大的溶解度（或防止碘升華或防止碘進(jìn)一步被氧化）；儀器a、b的名稱分別為：a冷凝管、b錐形瓶；
儀器b中盛放的溶液為NaOH溶液．
（4）已知：5SO₃^2-+2IO₃^-+2H⁺═I₂+5SO₄^2-+H₂O．某含碘廢水（pH約為8）中一定存在I₂，可能存在I^-、IO₃^-中的一種或兩種．請(qǐng)補(bǔ)充完整檢驗(yàn)含碘廢水中是否含有I^-、IO₃^-的實(shí)驗(yàn)方案（實(shí)驗(yàn)中可供選擇的試劑：稀鹽酸、淀粉溶液、FeCl₃溶液、Na₂SO₃溶液）．
①取適量含碘廢水用CCl₄多次萃取、分液，直到水層用淀粉溶液檢驗(yàn)不出有碘單質(zhì)存在；②從水層取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入鹽酸酸化，滴加FeCl₃溶液，若溶液變藍(lán)色，說(shuō)明廢水中含有I^-，否則不含I^-
③另從水層中取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加鹽酸酸化后，滴加Na₂SO₃溶液，若溶液變藍(lán)說(shuō)明廢水中含有IO₃^-；否則說(shuō)明廢水中不含有IO₃^-．
（5）二氧化氯（ClO₂，黃綠色易溶于水的氣體）是高效、低毒的消毒劑和水處理劑．現(xiàn)用ClO₂氧化酸性含I^-廢液回收碘．
①完成ClO₂氧化I^-的離子方程式：□ClO₂+□I^-+□8H⁺═□I₂+□Cl^-+□4H₂O
②若處理含I^-相同量的廢液回收碘，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 往含碘廢液中加入亞硫酸鈉，將廢液中的I₂還原為I^-，四氯化碳的密度比水大，在下層，用分液的方法分離，然后在上層清液中加強(qiáng)氧化劑氯氣氧化碘離子，最后通過物量方法進(jìn)行收集碘單質(zhì)，達(dá)到分離提純的目的．
（1）碘具有氧化性，能氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉，自身被還原生成碘；碘不容易溶于水，但碘離子易溶于水；
（2）分離互不相溶的液體采用分液的方法分離；
（3）碘易升華，且氯氣的溶解度隨著溫度的升高而減小；依據(jù)儀器形狀和作用分析回答儀器名稱，氯氣、碘蒸氣都能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成無(wú)毒物質(zhì)；
（4）碘離子具有還原性，能被氧化劑氧化生成碘，碘單質(zhì)遇到淀粉變藍(lán)色；
（5）①用ClO₂氧化酸性含I^-廢液回收碘，是二氧化氯在酸溶液中氧化碘離子生成碘單質(zhì)，二氧化氯被還原為氯離子，結(jié)合原子守恒、電荷守恒、電子守恒配平書寫離子方程式；
②每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）碘具有氧化性，能氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉，自身被還原生成碘離子，離子反應(yīng)方程式為SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；
碘微溶于水，而碘離子易溶于水，為了使更多的I元素進(jìn)入水溶液應(yīng)將碘還原為碘離子；
故答案為：SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；使四氯化碳中的碘進(jìn)入水層；
（2）四氯化碳屬于有機(jī)物，水屬于無(wú)機(jī)物，二者不互溶，分離互不相溶的液體采用分液的方法分離，所以分離出四氯化碳采用分液的方法；
故答案為：分液；
（3）碘易升華，且氯氣的溶解度隨著溫度的升高而減小，溫度越高，氯氣的溶解度越小，反應(yīng)越不充分，所以應(yīng)該在低溫條件下進(jìn)行反應(yīng)，儀器a、b的名稱分別為冷凝管、錐形瓶，氯氣、碘蒸氣都有毒，不能直接排空，且都能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成無(wú)毒物質(zhì)，所以用NaOH溶液吸收氯氣，
故答案為：使氯氣在溶液中有較大的溶解度（或防止碘升華或防止碘進(jìn)一步被氧化）；冷凝管、錐形瓶；NaOH溶液；
（4）碘離子具有還原性，能被氧化劑氧化生成碘，碘酸根離子具有氧化性，能被還原劑還原生成碘，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以其檢驗(yàn)方法為：
從水層取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入鹽酸酸化，滴加FeCl₃溶液，2I^-+2Fe³⁺=2Fe²⁺+I₂，若溶液變藍(lán)色，說(shuō)明廢水中含有I^-，否則不含I^-；
故答案為：從水層取少量溶液，加入1-2mL淀粉溶液，加入鹽酸酸化，滴加FeCl₃溶液，若溶液變藍(lán)色，說(shuō)明廢水中含有I^-，否則不含I^-；
（5）①用ClO₂氧化酸性含I^-廢液回收碘，是二氧化氯在酸溶液中氧化碘離子生成碘單質(zhì)，二氧化氯被還原為氯離子，ClO₂～Cl^-～5e^-，2I^-～I(xiàn)₂～2e^-，
反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+10I-+8H⁺=5I₂+2Cl^-+4H₂O，
故答案為：2、10、8H⁺、5、2、4H₂O；
②依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算，每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5；

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)的制備為載體考查了氧化還原反應(yīng)、離子的檢驗(yàn)、物質(zhì)的分離和提純，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)的特殊性質(zhì)、混合物分離和提純方法的選取等方面來(lái)分析解答，知道碘的檢驗(yàn)方法，題目難度中等．