Question

工業(yè)上利用含有一定濃度的I₂和CuSO₄溶液的工業(yè)廢水制備飼料添加劑Ca(IO₃)₂,其生產(chǎn)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(guò)程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂S₂O₃＋I(xiàn)₂ =       ＋ 2NaI。 
（2）在還原過(guò)程還伴隨有CuI生成，寫出加入Na₂S的離子反應(yīng)方程式                          。
（3）在氧化過(guò)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(yīng)而得到Ca(IO₃)₂，則要調(diào)節(jié)pH至     （填“酸性” 或“中性”或“堿性”），原因是                                                              。
（5）Ca(IO₃)₂也可用電化學(xué)氧化法制�。合瘸浞蛛娊釱I溶液，然后在電解后的溶液中加入CaCl₂，最后過(guò)濾得到Ca(IO₃)₂。寫出電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式                           ,用該方法制取Ca(IO₃)₂，每1kg碘化鉀理論上可生產(chǎn)純度為97.8%Ca(IO₃)₂的質(zhì)量為              ____kg（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。 

Answer 1

（1） Na₂S₄O₆   （2分） 
（2）2CuI(s)+S^2—=Cu₂S(s)+2I^—  （3分） 
（3）減少氧化過(guò)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(guò)量的酸；在堿性溶液中，會(huì)混有微溶的Ca(OH)₂造成產(chǎn)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(guò)程稱之為還原過(guò)程，可以肯定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，所以根據(jù)方程式中的I的化合價(jià)降低可以知道，Na₂S₂O₃ 的中S的化合價(jià)升高，再根據(jù)Na、O原子守恒可以配平該方程式為2Na₂S₂O₃＋I(xiàn)₂ = Na₂S₄O₆＋ 2NaI，還可以根據(jù)寫出的化學(xué)方程式用電子得失配平驗(yàn)證。此處的難點(diǎn)關(guān)鍵在于缺項(xiàng)物質(zhì)為中學(xué)階段沒(méi)接觸過(guò)的連四硫酸鈉，所以可能會(huì)出現(xiàn)想不到或是不敢寫的情況，只要大膽利用所學(xué)的原則配平就可以了。
（2）還原過(guò)程中已經(jīng)說(shuō)明有沉淀CuI生成了，所以加入Na₂S還會(huì)發(fā)生反應(yīng)，則應(yīng)該是通過(guò)已知條件中的沉淀溶解平衡常數(shù)進(jìn)行比較得出結(jié)論，比較之下Cu₂S比 CuI更加難溶，所以此時(shí)會(huì)發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化，所以發(fā)生的反應(yīng)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)+S^2—(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(yīng)容易產(chǎn)生氮氧化物污染環(huán)境，所以先加入過(guò)氧化氫。由于氧化性順序HNO₃＞IO₃^—＞H₂O₂ ，所以加入的過(guò)氧化氫只能把I^-氧化為IO₃^- ，要使I₂繼續(xù)被氧化為IO₃^- ，還需要再加入濃硝酸，使?jié)庀跛岱磻?yīng)更加完全，從而減少過(guò)程中氮氧化物的污染。
（4）加入石灰乳目的是反應(yīng)得到Ca(IO₃)₂ ，且通過(guò)操作可以看出反應(yīng)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(diào)節(jié)pH值把過(guò)量的硝酸中和掉，且加入的石灰乳不能過(guò)量，過(guò)量則會(huì)混入石灰乳沉淀雜質(zhì)，所以應(yīng)該調(diào)節(jié)pH至中性。
（5）用KI溶液電解制備Ca(IO₃)₂ 溶液，則I-需要發(fā)生氧化反應(yīng)在陽(yáng)極放電生成IO3-，電解液是非堿性的，所以根據(jù)O原子守恒，IO₃^—中的O一定來(lái)源于H₂O中，從而生成了H⁺，所以電極反應(yīng)式為：3H₂O+I^— -6e^—=IO₃^—+6H⁺ ；計(jì)算碘化鉀的質(zhì)量可以采用I原子守恒計(jì)算，所以有1/2n(KI)= n(Ca(IO₃)₂)=1000/166mol，m產(chǎn)品=M(Ca(IO₃)₂)×n(Ca(IO₃)₂)÷97.8%=390g/mol×1000/166mol÷97.8%≈1200g=1.20kg。
考點(diǎn)：本題考查的是化學(xué)工藝流程，涉及到了陌生的氧化還原反應(yīng)缺項(xiàng)配平、沉淀轉(zhuǎn)化、環(huán)境問(wèn)題、PH調(diào)節(jié)、電化學(xué)基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)化計(jì)算等內(nèi)容。