Question

工業上利用含有一定濃度的I2和CuSO4溶液的工業廢水制備飼料添加劑Ca(IO3)2,其生產流程如下：

已知：Ca(IO3)2微溶于水,溶于硝酸；Ksp(CuI)=1.1×10-12, Ksp(Cu2S)=2.5×10-48；

氧化性: HNO3＞IO3—＞H2O2?

（1）“還原”過程中主要反應的化學方程式為：2Na2S2O3＋I2 =??????? ＋ 2NaI。?

（2）在還原過程還伴隨有CuI生成，寫出加入Na2S的離子反應方程式?????????????????????????? 。

（3）在氧化過程中先加入H2O2再加入濃硝酸，而不直接加入濃硝酸的目的是????????????????????? 。

（4）加入的石灰乳在溶液中反應而得到Ca(IO3)2，則要調節pH至????? （填“酸性” 或“中性”或“堿性”），原因是?????????????????????????????????????????????????????????????? 。

（5）Ca(IO3)2也可用電化學氧化法制取：先充分電解KI溶液，然后在電解后的溶液中加入CaCl2，最后過濾得到Ca(IO3)2。寫出電解時陽極發生的電極反應方程式 ????????????????????????? ,用該方法制取Ca(IO3)2，每1kg碘化鉀理論上可生產純度為97.8%Ca(IO3)2的質量為?????????????? ____kg（計算結果保留3位有效數字）。?

 

Answer 1

【答案】

（1） Na2S4O6??? （2分）?

（2）2CuI(s)+S2—=Cu2S(s)+2I—?? （3分）?

（3）減少氧化過程中生成的氮的氧化物的污染? (2分)?

（4）中性? （2分）Ca(IO3)2在硝酸溶液中溶解，故要中和過量的酸；在堿性溶液中，會混有微溶的Ca(OH)2 造成產品不純。 (2分)?

（5）3H2O+I— -6e—=IO3—+6H+??? (3分) ；? 1.20（2分）

【解析】

試題分析： （1）該過程稱之為還原過程，可以肯定發生了氧化還原反應，所以根據方程式中的I的化合價降低可以知道，Na2S2O3 的中S的化合價升高，再根據Na、O原子守恒可以配平該方程式為2Na2S2O3＋I2 = Na2S4O6＋ 2NaI，還可以根據寫出的化學方程式用電子得失配平驗證。此處的難點關鍵在于缺項物質為中學階段沒接觸過的連四硫酸鈉，所以可能會出現想不到或是不敢寫的情況，只要大膽利用所學的原則配平就可以了。

（2）還原過程中已經說明有沉淀CuI生成了，所以加入Na2S還會發生反應，則應該是通過已知條件中的沉淀溶解平衡常數進行比較得出結論，比較之下Cu2S比 CuI更加難溶，所以此時會發生沉淀轉化，所以發生的反應方程式書寫要按照沉淀溶解平衡的格式書寫，方程式為2CuI(s)+S2—(aq)=Cu2S(s)+2I—(aq)。

（3）氧化步驟加入的H2O2 和濃硝酸起到氧化的目的，但是濃硝酸參與的反應容易產生氮氧化物污染環境，所以先加入過氧化氫。由于氧化性順序HNO3＞IO3—＞H2O2 ，所以加入的過氧化氫只能把I-氧化為IO3- ，要使I2繼續被氧化為IO3- ，還需要再加入濃硝酸，使濃硝酸反應更加完全，從而減少過程中氮氧化物的污染。

（4）加入石灰乳目的是反應得到Ca(IO3)2 ，且通過操作可以看出反應后要使Ca(IO3)2? 盡可能多得以晶體形式析出，而Ca(IO3)2溶于硝酸，所以必須調節pH值把過量的硝酸中和掉，且加入的石灰乳不能過量，過量則會混入石灰乳沉淀雜質，所以應該調節pH至中性。

（5）用KI溶液電解制備Ca(IO3)2 溶液，則I-需要發生氧化反應在陽極放電生成IO3-，電解液是非堿性的，所以根據O原子守恒，IO3—中的O一定來源于H2O中，從而生成了H+，所以電極反應式為：3H2O+I— -6e—=IO3—+6H+ ；計算碘化鉀的質量可以采用I原子守恒計算，所以有1/2n(KI)= n(Ca(IO3)2)=1000/166mol，m產品=M(Ca(IO3)2)×n(Ca(IO3)2)÷97.8%=390g/mol×1000/166mol÷97.8%≈1200g=1.20kg。

考點：本題考查的是化學工藝流程，涉及到了陌生的氧化還原反應缺項配平、沉淀轉化、環境問題、PH調節、電化學基礎、轉化計算等內容。