Question

工业上利用含有一定浓度的I2和CuSO4溶液的工业废水制备饲料添加剂Ca(IO3)2,其生产流程如下：

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）“还原”过程中主要反应的化学方程式为：2Na2S2O3＋I2 =??????? ＋ 2NaI。?

（2）在还原过程还伴随有CuI生成，写出加入Na2S的离子反应方程式?????????????????????????? 。

（3）在氧化过程中先加入H2O2再加入浓硝酸，而不直接加入浓硝酸的目的是????????????????????? 。

（4）加入的石灰乳在溶液中反应而得到Ca(IO3)2，则要调节pH至????? （填“酸性” 或“中性”或“碱性”），原因是?????????????????????????????????????????????????????????????? 。

（5）Ca(IO3)2也可用电化学氧化法制取：先充分电解KI溶液，然后在电解后的溶液中加入CaCl2，最后过滤得到Ca(IO3)2。写出电解时阳极发生的电极反应方程式 ????????????????????????? ,用该方法制取Ca(IO3)2，每1kg碘化钾理论上可生产纯度为97.8%Ca(IO3)2的质量为?????????????? ____kg（计算结果保留3位有效数字）。?

 

Answer 1

【答案】

（1） Na2S4O6??? （2分）?

（2）2CuI(s)+S2—=Cu2S(s)+2I—?? （3分）?

（3）减少氧化过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，故要中和过量的酸；在碱性溶液中，会混有微溶的Ca(OH)2 造成产品不纯。 (2分)?

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

【解析】

试题分析： （1）该过程称之为还原过程，可以肯定发生了氧化还原反应，所以根据方程式中的I的化合价降低可以知道，Na2S2O3 的中S的化合价升高，再根据Na、O原子守恒可以配平该方程式为2Na2S2O3＋I2 = Na2S4O6＋ 2NaI，还可以根据写出的化学方程式用电子得失配平验证。此处的难点关键在于缺项物质为中学阶段没接触过的连四硫酸钠，所以可能会出现想不到或是不敢写的情况，只要大胆利用所学的原则配平就可以了。

（2）还原过程中已经说明有沉淀CuI生成了，所以加入Na2S还会发生反应，则应该是通过已知条件中的沉淀溶解平衡常数进行比较得出结论，比较之下Cu2S比 CuI更加难溶，所以此时会发生沉淀转化，所以发生的反应方程式书写要按照沉淀溶解平衡的格式书写，方程式为2CuI(s)+S2—(aq)=Cu2S(s)+2I—(aq)。

（3）氧化步骤加入的H2O2 和浓硝酸起到氧化的目的，但是浓硝酸参与的反应容易产生氮氧化物污染环境，所以先加入过氧化氢。由于氧化性顺序HNO3＞IO3—＞H2O2 ，所以加入的过氧化氢只能把I-氧化为IO3- ，要使I2继续被氧化为IO3- ，还需要再加入浓硝酸，使浓硝酸反应更加完全，从而减少过程中氮氧化物的污染。

（4）加入石灰乳目的是反应得到Ca(IO3)2 ，且通过操作可以看出反应后要使Ca(IO3)2? 尽可能多得以晶体形式析出，而Ca(IO3)2溶于硝酸，所以必须调节pH值把过量的硝酸中和掉，且加入的石灰乳不能过量，过量则会混入石灰乳沉淀杂质，所以应该调节pH至中性。

（5）用KI溶液电解制备Ca(IO3)2 溶液，则I-需要发生氧化反应在阳极放电生成IO3-，电解液是非碱性的，所以根据O原子守恒，IO3—中的O一定来源于H2O中，从而生成了H+，所以电极反应式为：3H2O+I— -6e—=IO3—+6H+ ；计算碘化钾的质量可以采用I原子守恒计算，所以有1/2n(KI)= n(Ca(IO3)2)=1000/166mol，m产品=M(Ca(IO3)2)×n(Ca(IO3)2)÷97.8%=390g/mol×1000/166mol÷97.8%≈1200g=1.20kg。

考点：本题考查的是化学工艺流程，涉及到了陌生的氧化还原反应缺项配平、沉淀转化、环境问题、PH调节、电化学基础、转化计算等内容。