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实验八用离子交换法从海带中提碘一、目的要求:用离子交换法从海带中提碘涉及一系列物理化学过程,有助于学生理解卤素单质及化合物的氧化还原性,了解歧化反应的实用意义,并能初步掌握离子交换剂应用技术。二、方法概述:海带中所含的碘一般以I-离子状态存在。用水浸泡海带,I-离子及其它可溶性有机质如褐藻糖胶等进入浸出液中。若用海带重量13-15倍的水量浸泡海带,可使浸出液中I-离子含量达到0.5~0.55克/升。海带浸出液中褐藻糖胶的存在妨碍碘的提取,应预先除去。一般采用碱化絮凝法使其生成褐藻酸钠絮状沉淀而沉降。由于强碱性阴离子交换树脂对多碘离子I3-或I5-离子的交换吸附量(700~800克/升树脂)远远大于对I-离子的吸附量(150~170克/升树脂),因此常将海带浸出液中的I-离子部分氧化使生成I3-或I5-离子,再被树脂交换吸附。一般采用在酸性条件下加入适量氧化剂,如NaClO或H2O2的方法使I-离子氧化并生成多碘离子以利于交换吸附,氧化及交换反应方程式如下:2I-+ClO-+2H+=I2+Cl-+H2O或2I-+2H++H2O2=I2+2H2OI2+I-=I3-R-Cl+I3-=R-I3+Cl-吸附碘达饱和的树脂呈黑红色。先后用氢氧化钠溶液及氯化钠溶液处理树脂,可以将碘洗脱。氢氧化钠溶液洗脱碘主要是发生了歧化反应,洗脱液中含有I-和IO3-离子:3R-I3+6NaOH=3R-I+5NaI+NaIO3+3H2O氯化钠溶液洗脱碘则是发生了如下的交换反应,I-离子进入洗脱液中,树脂同时被再生为氯型:R-I+NaCl=R-Cl+NaI往碱性洗脱液中加酸,由于溶液pH值的变化,发生逆歧化反应而析出泥状粗碘:5NaI+NaIO3+3H2SO4=3I2+3Na2SO4+3H2O氯化钠洗脱液经酸化后再加氧化剂如NaNO2或KClO3溶液,也能使I-离子氧化生成I2。NaNO2使I-离子氧化生成碘的离子方程式如下:2I-+2NO2-+4H+=I2+2NO+2H2O通过离心分离即获得泥状粗碘。三、实验装置、仪器与试剂:1、交换吸附装置:如图1所示图1交换吸附装置1、下口瓶;2、交换柱;3、大烧杯2、仪器与试剂海带若干721型分光光度计一台250mL梨型分液漏斗数个H2O2:直接取A.R纯或C.P纯试剂10%NaOH:将20克溶解在200mL水中10%NaCl:将50克NaCl溶解在500mL水中10%NaNO2:将20克NaNO2溶解在200mL水中6mol/LH2SO4:在333mL水中边搅拌、边加入167mL浓硫酸40%NaOH:将40克NaOH溶解在100mL水中四、实验操作步骤:操作流程如图2所示。1、浸泡海带:取海带500克,加13~15倍水量分两次浸泡,得浸出液6000毫升左右,碘含量为0.5克/升(由实验准备室预先浸泡,可供5~6人实验用)。2、碱化浸出液除褐藻糖胶:即海带浸出液1000毫升,加入浓度为40%的NaOH溶液,控制pH值为12左右,充分搅拌后澄清。采用倾析法分离出清液。3、氧化游离:于上述清液中加入浓度为6molL-1的H2SO4溶液,使pH值为1.5~2。往酸化溶液中加入NaClO溶液或H2O2溶液,充分搅拌并观察溶液颜色变化。待溶液由淡黄逐渐变成棕红色即表明I-离子已转变为多碘离子。(用淀粉-KI试纸检验)。4、交换吸附:将强碱性阴离子交换树脂(已转为氯型)注入交换柱中(树脂层高度为12cm),如图1连接交换装置,待溶液全部通过后,树脂颜色变为黑红色(用淀粉-KI试纸检验浸泡液交换前与后碘的形态)。5、洗脱:分两步进行。第一步:取8~10%的NaOH溶液40mL注入交换柱中。在强碱作用下,树脂颜色逐渐变浅,待树脂基本褪色后,放出溶液,收集于一小烧杯中为碱性洗脱液。海带水浸泡浸出液碱化-NaOH澄清沉淀清液(褐藻酸纳)酸化-H2SO4氧化-NaClO或H2O2氧化液(I3-)(强碱性阴离子交换吸附树脂)交换吸附(1)NaOH(2)NaCl洗脱碱性洗脱液氯化钠洗脱液H2SO4加H2SO4和NaNO2碘析离心分离泥状粗碘图2离子交换法从海带中提碘流程图第二步:取10%的NaCl溶液40mL注入上述交换柱中。稍待一会儿,慢慢放出溶液收集于另一小烧瓶中,为氯化钠洗脱液。6、碘析:往碱性洗脱液中滴加H2SO4溶液(6molL-1),使pH=1.5~2.0。如果不搅动溶液,可观察到局部出现棕色或棕黑色浑浊现象,搅拌后浑浊消失。继续滴加H2SO4溶液至洗脱液呈酸性时,棕黄色浑浊不再消失,静置澄清,烧杯底部会析出一层泥状粗碘。往氯化钠洗脱液中滴加H2SO4溶液(6molL-1)...

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