Question

6．I．實驗室從含碘廢液（除H₂O外，含有CCl₄、I₂、I^-等）中回收碘，其實驗過程如下：

（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^-+SO₄^2-+2H⁺；該操作將I₂還原為I^-的目的是使CCl₄中的碘進入水層．
（2）操作X的名稱為分液．
（3）氧化時，在三頸瓶中將含I^-的水溶液用鹽酸調至pH約為2，緩慢通入Cl₂，在40⁰C左右反應（實驗裝置如圖所示）．實驗控制在較低溫度下進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一步被氧化）；錐形瓶里盛放的溶液為NaOH溶液．
Ⅱ．用化學方法測定微量碘化物時，必須利用“化學放大”反應將碘的量“放大”，然后再進行測定．下面是“化學放大”反應的實驗步驟：
①向含微量I^-并且呈中性或弱酸性溶液里加入溴水，將I^-完全氧化成IO₃^-，煮沸去掉過量的Br₂；
②向由①制得的水溶液中加入過量的酸性KI溶液，振蕩使反應進行完全；
③在②得到的水溶液中加入足量的CCl₄，振蕩，把生成的I₂從水溶液里全部轉移到CCl₄ 中，用分液漏斗分液去掉水層；
④向③得到的CCl₄層加入肼（即聯(lián)氨H₂N-NH₂）的水溶液，振蕩，使I₂完全以I^-形式從CCl₄層進入水層，用分液漏斗分液去掉CCl₄層．
經過以上四步得到的水溶液里，含有通過反應而“放大”了的碘，請回答下列問題：
（1）寫出步驟②的離子方程式，并標出下列反應的電子轉移的方向和數(shù)目：．
（2）若忽略實驗過程中出現(xiàn)的損失，經過一次“化學放大”的溶液里，I^-的量是原溶液里I^-的量的6倍．經過n次“化學放大”的溶液里，I^-的量是原溶液里的量的6ⁿ倍．

Answer 1

分析 I．碘廢液加亞硫酸鈉溶液，把單質碘還原為I^-，四氯化碳難溶于水，會分層，則分液即可得到四氯化碳，剩余的溶液中加氯氣氧化I^-得到I₂，富集，最后得到較純的I₂；
（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；碘微溶于水，而碘離子易溶于水；
（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��；氯氣、碘蒸氣都能和氫氧化鈉溶液反應生成無毒物質．
II．（1）在酸性條件下，I^-與IO₃^-反應生成I₂和水，I^-失電子，IO₃^-得電子，據(jù)此分析；
（2）①第一步：I^-+3Br₂+3H₂O=6Br^-+IO₃^-+6H⁺；
②第二步：IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O；
④第四步：N₂H₄+2I₂=4I^-+N₂↑+4H⁺；
根據(jù)反應物之間的物質的量關系判斷．

解答 解：I．碘廢液加亞硫酸鈉溶液，把單質碘還原為I^-，四氯化碳難溶于水，會分層，則分液即可得到四氯化碳，剩余的溶液中加氯氣氧化I^-得到I₂，富集，最后得到較純的I₂；
（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元素進入水溶液應將碘還原為碘離子；
故答案為：SO₃^2-+I₂+H₂O=2I^-+2H⁺+SO₄^2-；使CCl₄中的碘進入水層；
（2）四氯化碳難溶于水，二者會分層，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，反應越不充分，所以應該在低溫條件下進行反應；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生成無毒物質，所以用NaOH溶液吸收氯氣和碘蒸氣，
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一步被氧化）；NaOH溶液．
II．（1）在酸性條件下，I^-與IO₃^-反應生成I₂和水，I^-失電子，IO₃^-得電子，反應的電子轉移的方向和數(shù)目為：，故答案為：；
（2）①第一步：I^-+3Br₂+3H₂O=6Br^-+IO₃^-+6H⁺；
②第二步：IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O；
④第四步：N₂H₄+2I₂=4I^-+N₂↑+4H⁺；
因此從以上方程式和分析可得關系式：I^-～IO₃^-～3I₂～6I^-
                               1mol           6mol
則經過一次“化學放大”的溶液里，I^-的量是原溶液里I^-的量的6倍，
若再經過一次“化學放大”，I^-～IO₃^-～3I₂～6I^-
                        6mol         36mol
則經過兩次“化學放大”的溶液里，I^-的量是原溶液里I^-的量的36倍，
所以經過n次“化學放大”的溶液里，I^-的量是原溶液里的量的6ⁿ倍；
故答案為：6；6ⁿ．

點評 本題考查了物質的分離提純實驗方案設計，明確物質的性質是解本題關鍵，根據(jù)物質的特殊性質、混合物分離和提純方法的選取等方面來分析解答，知道碘的檢驗方法，題目難度中等．