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，反應后I^-和Cu²⁺的濃度如圖2所示，則適宜的CuSO₄過量系數(shù)應為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Ⅰ中生成鐵與碘的化合物（其中鐵與碘的質量比為21：127），則加入的水的作用是催化劑，反應Ⅱ的化學方程式是Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑．
（4）操作Ⅰ包括蒸發(fā)（或加熱）（濃縮）、（冷卻）結晶、過濾，冰水洗滌的目的是除去表面可溶性雜質，同時減少KI的溶解損失（或防止KI的氧化）．

Answer 1

分析 根據流程可知，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，向氧化產物中加入碘單質、鐵屑和水后得到Fe₃I₈，F(xiàn)e₃I₈與碳酸鉀溶液發(fā)生反應Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；過濾后將反應Ⅱ的濾液經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質，需要經過洗滌才能得到較純凈的產品，同時為了減少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)生氧化還原反應反應生成CuI沉淀和硫酸根離子、氫離子，據此寫出反應的離子方程式；
（2）根據圖象曲線中硫酸銅過量系數(shù)與碘離子、銅離子濃度的關系分析；
（3）根據生成產物中鐵和碘元素的質量之比計算出其物質的量之比，從而得出產物的化學式；然后結合反應物、生成物寫出反應的化學方程式；
（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）結晶、過濾等操作完成；根據冰水可以除去可溶性雜質、減少碘化鉀溶解度角度分析．

解答 解：結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，向氧化產物中加入碘單質、鐵屑和水后得到Fe₃I₈，F(xiàn)e₃I₈與碳酸鉀溶液發(fā)生反應Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；過濾后將反應Ⅱ的濾液經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質，需要經過洗滌才能得到較純凈的產品，同時為了減少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)生反應生成CuI，反應的離子方程式為：2Cu²⁺+2I^-+SO₃^2-+H₂O=2CuI↓+SO₄^2-+2H⁺，
故答案為：2Cu²⁺+2I^-+SO₃^2-+H₂O=2CuI↓+SO₄^2-+2H⁺；
（2）根據圖象曲線變化可知，當硫酸銅過量系數(shù)小于1.1時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I中加入水可以加快反應速率，水起到了催化劑的作用，在反應中生成鐵與碘的化合物，其中鐵元素與碘元素的質量比為21：127，即物質的量比為：$\frac{21}{56}$：$\frac{127}{127}$=3：8，鐵、碘原子個數(shù)比為8：3，反應Ⅰ生成物化學式是 Fe₃I₈，故反應Ⅱ的化學方程式為：Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑，
故答案為：催化劑；Fe₃I₈+4K₂CO₃=Fe₃O₄+8KI+4CO₂↑；
（4）反應Ⅱ的濾液需要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾，初步得到碘化鉀；由于碘化鉀混有可溶性雜質，需要經過洗滌才能得到較純凈的產品，故用冰水洗滌，同時減少KI的溶解損失，
故答案為：蒸發(fā)（或加熱）（濃縮）、（冷卻）結晶、過濾；除去表面可溶性雜質，同時減少KI的溶解損失（或防止KI的氧化）．

點評 本題考查了物質分類、提純方法及化學實驗操作方法的綜合應用，題目難度中等，根據實驗流程明確實驗操作方法及實驗目的為解答關鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．