Question

7．一種回收并利用含碘（I^-）廢液的工藝流程如圖1：

（1）“沉淀”中生成CuI的離子方程式為2Cu²⁺+2I^-+SO₃^2-+H₂O=2CuI↓+SO₄^2-+2H⁺．
（2）CuSO₄的投加量對廢水中I^-的去除量影響較大，不同投加量（用過量系數(shù)表示）下，反應(yīng)后I^-和Cu²⁺的濃度如圖2所示，則適宜的CuSO₄過量系數(shù)應(yīng)為1.1，分析原因小于1.1則I^-去除率較低，大于1.1又會引入較多的重金屬離子Cu²⁺．
（3）反應(yīng)Ⅰ中生成鐵與碘的化合物（其中鐵與碘的質(zhì)量比為21：127），則加入的水的作用是催化劑，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑．
（4）操作Ⅰ包括蒸發(fā)（或加熱）（濃縮）、（冷卻）結(jié)晶、過濾，冰水洗滌的目的是除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失（或防止KI的氧化）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程可知，回收廢液中碘離子的步驟為：先向廢液中加入亞硫酸鈉、硫酸銅溶液生成CuI沉淀，過濾得到濾渣CuI，然后加入濃硝酸氧化CuI，向氧化產(chǎn)物中加入碘單質(zhì)、鐵屑和水后得到Fe₃I₈，F(xiàn)e₃I₈與碳酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；過濾后將反應(yīng)Ⅱ的濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質(zhì)，需要經(jīng)過洗滌才能得到較純凈的產(chǎn)品，同時(shí)為了減少KI的溶解損失，需要用冰水洗滌，最后得到純凈的氯化鉀，
（1）根據(jù)流程可知，銅離子、碘離子、亞硫酸根離子在溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)反應(yīng)生成CuI沉淀和硫酸根離子、氫離子，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）根據(jù)圖象曲線中硫酸銅過量系數(shù)與碘離子、銅離子濃度的關(guān)系分析；
（3）根據(jù)生成產(chǎn)物中鐵和碘元素的質(zhì)量之比計(jì)算出其物質(zhì)的量之比，從而得出產(chǎn)物的化學(xué)式；然后結(jié)合反應(yīng)物、生成物寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）操作Ⅰ是從碘化鉀溶液中獲得碘化鉀固體，需要通過蒸發(fā)（或加熱）（濃縮）、（冷卻）結(jié)晶、過濾等操作完成；根據(jù)冰水可以除去可溶性雜質(zhì)、減少碘化鉀溶解度角度分析．

解答 解：結(jié)合流程可知回收廢液中碘離子的步驟為：先向廢液中加入亞硫酸鈉、硫酸銅溶液生成CuI沉淀，過濾得到濾渣CuI，然后加入濃硝酸氧化CuI，向氧化產(chǎn)物中加入碘單質(zhì)、鐵屑和水后得到Fe₃I₈，F(xiàn)e₃I₈與碳酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；過濾后將反應(yīng)Ⅱ的濾液經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質(zhì)，需要經(jīng)過洗滌才能得到較純凈的產(chǎn)品，同時(shí)為了減少KI的溶解損失，需要用冰水洗滌，最后得到純凈的氯化鉀，
（1）硫酸銅、亞硫酸鈉和碘離子在溶液中發(fā)生反應(yīng)生成CuI，反應(yīng)的離子方程式為：2Cu²⁺+2I^-+SO₃^2-+H₂O=2CuI↓+SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2I^-+SO₃^2-+H₂O=2CuI↓+SO₄^2-+2H⁺；
（2）根據(jù)圖象曲線變化可知，當(dāng)硫酸銅過量系數(shù)小于1.1時(shí)I^-去除率較低，大于1.1又會引入較多的重金屬離子Cu²⁺，所以適宜的CuSO₄過量系數(shù)為1.1，
故答案為：1.1；小于1.1則I^-去除率較低，大于1.1又會引入較多的重金屬離子Cu²⁺；
（3）反應(yīng)I中加入水可以加快反應(yīng)速率，水起到了催化劑的作用，在反應(yīng)中生成鐵與碘的化合物，其中鐵元素與碘元素的質(zhì)量比為21：127，即物質(zhì)的量比為：$\frac{21}{56}$：$\frac{127}{127}$=3：8，鐵、碘原子個(gè)數(shù)比為8：3，反應(yīng)Ⅰ生成物化學(xué)式是 Fe₃I₈，故反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑，
故答案為：催化劑；Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
（4）反應(yīng)Ⅱ的濾液需要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質(zhì)，需要經(jīng)過洗滌才能得到較純凈的產(chǎn)品，故用冰水洗滌，同時(shí)減少KI的溶解損失，
故答案為：蒸發(fā)（或加熱）（濃縮）、（冷卻）結(jié)晶、過濾；除去表面可溶性雜質(zhì)，同時(shí)減少KI的溶解損失（或防止KI的氧化）．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分類、提純方法及化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程明確實(shí)驗(yàn)操作方法及實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯痍P(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>