Question

7．实验室从含碘废液中测定I^-的含量以及碘的回收过程如下：
I．含碘废液中I^-含量的测定
    用移液管量取25.00ml废液于250ml．锥形瓶中，分别加入5ml2mol/LH₂SO₄溶液和10ml20%NH₄Fe（SO₄）₂•12H₂O溶液，摇匀，小火加热蒸发至碘完全挥发，取下锥形瓶冷却后，加入10ml2mol/LH₂SO₄，加入几滴二苯胺磺酸钠（用作指示剂），用0.0250mol/L标准K₂Cr₂O₇溶液进行滴定到终点．重复3次，数据记录见下表：（已知反应：①2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂②6Fe²⁺+Cr${\;}_{{2}_{\;}}$O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O）
Ⅱ．碘的回收
    取250ml含碘废液于烧杯中，加入按上述计算所需的Na₂S₂O₃溶液，并将饱和CuSO₄溶液在不断搅拌下滴加到废液中，加热至70°C左右完全反应生成CuI沉淀．过滤，得到的CuI沉淀按如图1进行操作，检查装置的气密性后，从分液漏斗中逐滴加浓硝酸（注意滴液的速度），完全反应后，通过减压过滤，得到粗碘固体产品和抽滤液，然后按图2进行粗碘的提纯．

请回答下列问题：
（1）简述图2实验装置中烧瓶的作用冷凝升华的碘单质，防止扩散到烧杯外．
（2）某同学欲配置200ml2mol•L^-1的H₂SO₄，配制方法合理的是C
A．在200ml1mol•L^-1的H₂SO₄中加入22.4L标准状况下的SO₂
B．向100ml4mol•L^-1的H₂SO₄中加入100ml水
C．取5mol•L^-1的H₂SO₄80.0ml，加水至200ml
D．将16gNaOH固体加入到5ml2mol/LH₂SO₄溶液中
（3）在盛有废液的锥形瓶中先加入5ml2mol/LH₂SO₄的目的是为了抑制Fe³⁺的水解．
（4）根据滴定的有关数据，计算该废液中I^-的含量14.94g•L^-1．
（5）写出图1锥形瓶中发生反应的化学方程式2CuI+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+4NO₂↑+I₂+4H₂O．
（6）按图2装置进行粗碘提纯，采用的分离方法是升华法，a、b为冷凝水进出口，其中a（填“a“或”b“）接水龙头，最终能得到较多较高纯度的单质碘．

Answer 1

分析 （1）依据装置图2的实验目的是升华碘单质提纯，烧瓶是冷凝升华的碘单质，防止扩散到烧杯外；
（2）配置200ml2mol•L^-1的H₂SO₄，需要量取含溶质H₂SO₄的物质的量为：0.2L×2mol/L=0.4mol溶液加水配制成200ml溶液；
A．二氧化硫溶于水只能生成亚硫酸；
B．向100ml4mol•L^-1的H₂SO₄中加入100ml水，溶液体积不是200ml；
C．取5mol•L^-1的H₂SO₄80.0ml，溶质物质的量=5mol•L^-1×0.080L=0.4mol，加水至200ml，溶液浓度=$\frac{0.4mol}{0.2mol}$=2mol/L；
D．将16gNaOH物质的量=$\frac{16g}{40g/mol}$=0.4mol，固体加入到5ml2mol/LH₂SO₄溶液中，发生反应2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O溶液中剩余硫酸溶质和生成的硫酸钠溶质，不能配制200ml2mol•L^-1的H₂SO₄；
（3）依据Fe³⁺水解容易生成氢氧化铁使溶液变浑浊分析；
（4）由反应①、②可得出如下关系式：6I^-～Cr₂O₇^2-，滴定消耗标准液K₂Cr₂O₇溶液的体积=19.60 mL，则：c（I^-）×0.025 0 L=6×0.0250 mol•L^-1×0.01960 L，解得c（I^-）=0.1176 mol•L^-1，则计算得到废液中I^-的含量；
（5）CuI中Cu⁺和I^-均可被浓HNO₃氧化，根据得失电子守恒、原子守恒可写出：
（6）图2是利用升华法提纯碘，冷凝水应从a口进，使碘蒸气更易凝结为固体碘．

解答 解：（1）依据装置图2的实验目的是升华碘单质提纯，烧瓶是冷凝升华的碘单质，防止扩散到烧杯外；
故答案为'：冷凝升华的碘单质，防止扩散到烧杯外；
（2）溶液配制的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，在烧杯中溶解，冷却后转移到250ml容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加到刻度，配置200ml2mol•L^-1的H₂SO₄，需要量取
A．在200ml1mol•L^-1的H₂SO₄中加入22.4L标准状况下的SO₂ ，二氧化硫溶于水只能生成亚硫酸，故A错误；
B．向100ml4mol•L^-1的H₂SO₄中加入100ml水，溶液体积不是200ml，故B错误；
C．取5mol•L^-1的H₂SO₄80.0ml，溶质物质的量=5mol•L^-1×0.080L=0.4mol，加水至200ml，溶液浓度=$\frac{0.4mol}{0.2mol}$=2mol/L，故C正确；
D．将16gNaOH物质的量=$\frac{16g}{40g/mol}$=0.4mol，固体加入到5ml2mol/LH₂SO₄溶液中，硫酸物质的量=0.005ml×2mol/L=0.01mol，2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O溶液中剩余硫酸溶质和生成的硫酸钠溶质，不能配制200ml2mol•L^-1的H₂SO₄，故D错误；
故答案为：C；
（3）在盛有废液的锥形瓶中先加入5ml2mol/LH₂SO₄的目的是为了抑制Fe³⁺的水解，故答案为：为了抑制Fe³⁺的水解；
（4）由反应①、②可得出如下关系式：6I^-～Cr₂O₇^2-，滴定消耗标准液K₂Cr₂O₇溶液的体积V=19.60 mL，则c（I^-）×0.025 0 L=6×0.0250 mol•L^-1×0.01960 L，
解得c（I^-）=0.1176 mol•L^-1，
则废液中I^-的含量为0.1176mol•L^-1×127 g•mol^-1≈14.94 g•L^-1；
故答案为：14.94；
（5）CuI中Cu⁺和I^-均可被浓HNO₃氧化，根据得失电子守恒、原子守恒可写出：2CuI+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+4NO₂↑+I₂+4H₂O；
故答案为：2CuI+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+4NO₂↑+I₂+4H₂O；
（6）图2是利用升华法提纯碘，冷凝水应从a口进，使碘蒸气更易凝结为固体碘，故答案为：升华法；a．

点评 本题以物质的制备为载体考查了氧化还原反应、离子的检验、物质的分离和提纯，明确物质的性质是解本题关键，根据物质的特殊性质、混合物分离和提纯方法的选取等方面来分析解答，知道碘的检验方法，题目难度中等．