從碘的四氯化碳萃取液中回收四氯化碳的探究

文章編號：1005－6629(2007)09－0009－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

1 意外的發現

一次我們組織學生作分組實驗，內容是(蘇教版)[1](1)探究FeCl3溶液和KI溶液能否反應及反應程度；(2)探究AgNO3溶液與銅的化學反應能否進行到底。

我們考慮到要用CCl4來萃取FeCl3溶液與KI溶液反應后生成的單質碘，得到的萃取液不能隨意倒入下水道流入河中來污染環境，告訴學生將得到的萃取液倒在前邊的指定容器中，一并回收。可是其中一個班級有許多同學把AgNO3溶液與銅的化學反應的混合物也倒入了指定的容器中。結果我們發現，原先容器中倒入的萃取液中的紫色不見了，容器中既有少量的黑色粉末(置換出的銀)、少量的紅色粉末(過量的銅粉)，又出現了淡黃色的沉淀物。這個淡黃色沉淀物從何而來呢？如何從理論上給予解釋？

2 問題的探究

于是筆者將這個容器中的混合物進行固液分離，結果液體無色并分層。其下層仍為CCl4。

學生將AgNO3溶液與銅反應后的混合物倒入了前一個實驗CCl4萃取碘的混合液的指定回收容器中，那么，AgNO3溶液與銅反應后的混合物中的哪一種成分發生反應，由反應方程式可知：

AgNO3+Cu Ag+Cu(NO3)2

所以溶液中含有AgNO3和Cu(NO3)2， 究竟是Ag+、Cu2+哪一種離子參與作用，筆者作了如下實驗：

［實驗1］取兩只試管各盛入10mL碘的四氯化碳溶液(學生實驗留下的廢液)，試管①滴入2% AgNO3溶液20滴(剛好1.0mL)，試管②滴入5%的Cu(NO3)2 溶液20滴(1.0mL)。振蕩，靜置。

實驗現象：

試管①紫紅色褪去，出現淡黃色沉淀在四氯化碳上面并附著在試管壁上。液體呈現界面。

試管②紫紅色不褪，藍色不褪，液體呈現界面。

實驗結果表明：出現淡黃色沉淀是Ag+與I-反應生成的AgI。問題是碘的CCl4萃取液如何與AgNO3溶液反應的？查閱資料[2]可知，這里面存在多個平衡體系：

I-+I2 I ①

AgNO3+I2 AgI↓+INO3 ②

3INO3I2+I(NO3)3 ③

由②式可知，碘在無水酒精中發生了歧化反應，生成了I-離子與Ag+結合生成了AgI沉淀。查得AgI的溶度積為0.32×10-16(13℃)[3]，由于AgI的溶解度很小，使反應向著生成AgI的方向趨于完成。

筆者對②式進行了驗證性的實驗。

［實驗2］取5mL無水酒精于試管中，加入極少量(約8～10小粒)的碘，溶液呈棕黃色，然后加入5～6滴2% AgNO3溶液，立即出現淡黃色沉淀，棕黃色褪去。

［實驗3］取5mL苯于試管中，加入極少量(約8～10小粒)的碘，溶液呈紅棕色，然后加入10滴2% AgNO3溶液，立即出現淡黃色沉淀，振蕩后紅棕色褪去。

實驗結果表明：碘在三個不同的分散劑中加入AgNO3溶液都生成了淡黃色沉淀，真可謂“異途同歸”。

雖然我們沒有查到AgNO3與碘在CCl4溶液中反應的化學方程式，但是這個反應的現象卻與上述三個反應方程式十分相象。可否借助于上述三個反應式來解釋這個意外的發現呢？

3 四氯化碳的回收

3.1硝酸銀法

如果學生做完第(1)個實驗，將碘的CCl4萃取液直接倒入水槽流入下水道，這不僅造成極大的浪費，更嚴重的是對環境造成嚴重的污染，在教學中我們絕不能顧此失彼。

我們對學生實驗回收的碘的CCl4萃取液進行了CCl4的回收，實驗得知，CCl4的回收率可達90%以上(轉移過程中總有一少部分損失)。我校高一年級10個班，一個班一個小組用去CCl4按2mL計算，一個班級28組(兩人一組)用去56mL CCl4，10個班級共用CCl4560mL，按此方法可回收CCl4 506mL，回收的CCl4仍然可以重復使用。用去的硝酸銀的質量僅約為1.12g。這種方法我們暫稱為硝酸銀法。

這樣，既節約了大量的CCl4，又防止了碘的四氯化碳萃取廢液倒入下水道造成對環境的嚴重污染，但AgNO3的價格較貴，成本偏高。

3.2過氧化氫法

除此法以外， 還有一種簡便方法: 從資料查 得[2]， 碘可與過氧化氫和碳酸氫鈉混合液發生反應：I2+H2O2+2NaHCO32NaI+CO2↑+O2↑

于是，我們對這反應進行了驗證性實驗。

［實驗4］取10mL學生實驗后的碘的CCl4萃取液于大試管中，先加入20滴飽和NaHCO3溶液，后加入30%的H2O2溶液，液體只是分層，沒有其他現象。振蕩后紫紅色逐漸變淺，并有大量氣體產生，靜置后CCl4層仍有氣泡產生。棄去上層清液，繼續加入10滴飽和NaHCO3溶液和10滴H2O2溶液振蕩，顏色全部褪去。移入分液漏斗進行分液，得到純凈的CCl4。

3.3蒸餾法

從資料查得[4]單質碘的沸點為184.35℃，CCl4的沸點為76.8℃，溫差相差107.55℃，完全可以用蒸餾的方法來回收CCl4。不過，蒸餾的時候需要水浴加熱，以便及時控制溫度。

4 三種方法的比較

硝酸銀法由于反應中有沉淀物生成，可用過濾法分離固液混合物，由于CCl4的存在，沉淀物比較粘稠，難以過濾清，最好用針筒抽吸的方法。如圖所示。

過氧化氫法由于生成的NaI在水溶液中，生成的氣體逸出，便于用分液漏斗進行分離。此法操作簡單，CCl4回收率可高達約100%。很適宜中學化學實驗室對碘的四氯化碳萃取液進行四氯化碳的回收。

蒸餾法操作起來比較麻煩，費時。蒸餾出來的CCl4易揮發污染環境。其優點是不消耗其它藥品。

參考文獻：

[1]浙江省教育廳教研室.化學實驗手冊[S].必修2·蘇教版，浙江教育出版社，2007.1.

[2]曹忠良，王云珍.無機化學反應方程式手冊[M].湖南科技教育出版社，1982.

[3]中山大學等校.無機化學實驗(修訂版)[M].高等教育出版社，1981.

[4]韓建成.簡易化學手冊[M].上海教育出版社，1982.9.

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