Question

碘是合成碘化物的基本原料。空气吹出法从卤水中提碘的流程如下。

(1)“氧化”时若Cl₂过量，则会将I₂氧化为HIO₃，写出该反应的化学方程式_____________。

(2)“吹出”在吹出塔中进行，含碘卤水从_______(填“塔顶”或“塔底”)进入， 请解释这样做的原因_______________________

(3)从“氧化”所得含碘卤水中提取碘还可以采用加CCl₄的方法，该分离方法为_______；为进一步分离I₂和CCl₄，向其中加入NaOH溶液与I₂反应，生成的I^－、IO进入水溶液；分液后再酸化，即得粗碘。加入NaOH后溶液中I^－、IO的物质的量之比为_______。

(4)H₂O₂也能发生与Cl₂类似的反应，若先用H₂O₂将卤水中的I^－氧化为 IO，再将其与卤水按一定比例混合、酸化制取粗碘。处理含I^－为254 mg/L的卤水1m³，理论上需20%的H₂O₂______g。

Answer

5Cl2 + I2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl 塔顶 因热空气密度小，且气体与溶液逆向接触，有利于提高吹出率 萃取(或萃取 分液) 5∶1 170

【解析】

卤水中碘和过量的氯气发生氧化还原反应生成HCl和HIO3，反应物的接触时间越长，反应越充分，所以含碘卤水应该从塔顶加入，热空气从塔底吹入，向剩余液体中加入二氧化硫和水，发生氧化还原反应生成HI和硫酸，再向溶液中通入氯气，氯气将HI氧化生成碘单质，最后通过精制得到碘单质，据此分析解答。

(1)过量的氯气、碘在水溶液中发生氧化还原反应生成碘酸和HCl，反应的化学方程式为5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl，故答案为：5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl；

(2)反应物接触时间越长，反应越充分，热空气密度小，且气体与溶液逆向接触，有利于提高吹出率，所以含碘卤水从塔顶进入，热空气从塔底进入，故答案为：塔顶；因热空气密度小，且气体与溶液逆向接触，有利于提高吹出率；

(3)碘在四氯化碳中的溶解度远远大于在水中的溶解度且碘和四氯化碳不反应，四氯化碳和水不互溶，所以可以采用萃取分液法分离；NaOH溶液与I2反应，生成的I-、IO进入水溶液，离子反应方程式为6OH-+3I2=5I-+IO+3H2O，根据方程式知，加入NaOH后溶液中I-、IO的物质的量之比为5∶1，故答案为：萃取分液；5∶1；

(4)1m3的254mg/L的卤水中n(I-)==2mol，H2O2将卤水中的I-氧化为IO，发生的反应为3H2O2+I-=3H2O+IO①，酸性条件下，I-和碘酸根离子反应方程式为5I-+IO+6H+=3I2+3H2O②，根据方程式②知参加反应的I-和IO的关系是5∶1，根据I原子守恒得发生反应①消耗I-与生成IO关系为1∶1，所以反应①中消耗I-的物质的量占总物质的量的=2mol×=mol，则消耗n(H2O2)=3×mol=1mol，理论上需20%的H2O2==170g，故答案为：170。