高中化學“氯水提取海帶中碘”的實驗條件研究？鄢

楊孝容++劉凡++王應紅++陳金++楊主敏

摘要：研究氯水作氧化劑提取海帶中碘的實驗條件?？疾炝巳芤簆H，酸，氯水用量和反應時間對提取碘量的影響。結果表明氯水作氧化劑提取海帶中碘的影響因素較多，很難得到穩(wěn)定的實驗條件使提取碘量最多。向海帶灰分浸提液的硫酸四氯化碳或氯仿溶液中滴加氯水并振蕩，有機相顏色由淺變深再到淺的過程。結果可為高中化學實驗教學提供參考。

關鍵詞：海帶；碘提取；氯水；實驗條件

文章編號：1008-0546（2017）06-0095-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.030

“從海帶中提取碘”是普通高中化學教材《實驗化學》的典型實驗之一，在人教版[1]、魯科版[2]和蘇教版[3]都編入了該實驗。提取思路都將海帶灰化，將有機碘和無機碘都轉化為碘化物，在氧化劑的作用下將碘化物氧化為碘單質，用四氯化碳或氯仿萃取碘單質，可用分光光度法或硫代硫酸鈉滴定[4，5]測定提取碘量。氧化碘化物的氧化劑有過氧化氫[1，3，4]、氯水[2，3]等。但文獻[2，3]的條件不同，魯科版將海帶灰化后加水溶解，過濾，濾液中加入飽和氯水，再加CCl4萃?。欢K教版在濾液中加入H2SO4后再加入新制氯水。兩教材氧化碘化物的pH條件完全不同，海帶灰化后水提液中碳酸鹽較多呈堿性，經測定pH 9～10，在該pH條件下碘單質能否歧化為碘化物和碘酸鹽？濾液酸化后加入氯水生成碘單質，在氯水過量的條件下碘單質又可被氧化為碘酸，怎樣控制氯水的量使碘單質生成的量盡可能多？本文通過實驗探討相關問題，為中學化學實驗教學服務。

一、實驗部分

1. 儀器和試劑

DHG-9075電熱恒溫鼓風干燥箱（上海齊欣科學儀器有限公司）；ZN-400A型高速萬能粉碎機（吉首市中誠制藥機械廠）；FC204型電子天平（上海精科天平）；SX2-5-12電阻爐（上海意中電爐有限公司）；T6新世紀紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；KQ3200E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；10 mL比色管；100 mL容量瓶；10 mL吸量管；60 mL分液漏斗；燒杯；玻璃棒；瓷坩堝；泥三角；坩堝鉗；小電爐。

1∶2 HAc溶液；3.0 mol/L H2SO4；2 mol/L NaOH；氯仿；新制氯水；無水硫酸鈉；實驗所有試劑均為分析純；實驗用水為超純水。

實驗樣品：干海帶（商場購買）。

2. 樣品預處理

用刷子刷凈海帶表面的附著物，70℃用DHG-9075電熱恒溫鼓風干燥箱烘4小時，冷卻后用ZN-400A型高速萬能粉碎機粉碎，裝入自封袋備用。

3. 實驗方法

（1）樣品溶液制備階段

精密稱取10 g海帶粉在瓷坩堝中，用小電爐灰化后移入650℃電阻爐灼燒1小時。稍冷取出冷卻至室溫后加入一定量的蒸餾水，超聲溶解灰分，過濾，濾液用100 mL的容量瓶承接，洗滌濾渣多次，濾液定容至100 mL。

（2）氧化萃取和分光光度法測定階段

移取7.00 mL濾液在分液漏斗中，加入一定體積的酸和一定體積的飽和氯水，再加入5.00 mL氯仿，振蕩，靜置，分層后將含碘的氯仿層從分液漏斗的下端放入另一分液漏斗中（事先裝入一勺無水硫酸鈉），在水相層再加入5.00 mL氯仿，振蕩，靜置，分層后將含碘的氯仿層放入第一次萃取的氯仿分液漏斗中。慢慢從分液漏斗下口將氯仿放至10 mL比色管中，用1 cm比色皿，在510 nm處測定吸光度?；厥章确掠? mol/L NaOH處理，水洗2次，氯仿經無水硫酸鈉處理后重復使用。

二、結果與討論

1. pH試驗

按“一.3.（1）”節(jié)處理的樣品液，取三份同時按“一.3.（2）”節(jié)氧化萃取，沒有特意放置延長氧化時間。觀察顏色并測定吸光度，實驗結果見表1。

表1可知，海帶灰分浸提樣品液呈堿性pH 9～10之間，氯水氧化碘化物生成碘單質的效果不好，有機層顏色淡，吸光度小。因在該pH條件下發(fā)生歧化反應生成無色I-和IO3-。在體系中加入酸中和灰分中的碳酸鹽后，HAc加入構成HAc-NaAc的緩沖溶液，H2SO4加入形成pH<1強酸環(huán)境。相關的反應式有：Cl2+H2O H++Cl-+HClO，HClO+2I-+H+ Cl-+I2+H2O，Cl2+2I- 2Cl-+I2。pH小酸性強，反應速度快，生成I2量多，有機層顏色深，吸光度大。

2. H2SO4條件下氯水用量試驗

按“一.3.（1）”節(jié)處理的樣品液，改變氯水的用量按“一.3.（2）”氧化萃取。實驗數據見表2。

從表2可知，7.00 mL濾液（相當于0.7 g海帶），加入0.10 mL飽和氯水吸光度達到峰值，之后隨著氯水用量的增加，吸光度下降。從定性的角度，用氯水作氧化劑說明海帶中有碘并不困難，但要控制氯水的量使生成碘單質量最多較困難。因為在溶液中生成的碘單質可能被進一步氧化為無色的HIO3。相關反應5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl，5HClO+I2+H2O 2HIO3+5HCl。

3. H2SO4用量試驗

按“一.3.（1）”節(jié)處理的樣品液，改變3mol/L硫酸用量，按“一.3.（2）”節(jié)氧化萃取。實驗數據見表3。

從表3可知，在氯水用量適量的情況下，3 mol/L硫酸體積的變化，對生成碘單質的量影響不大。

四、酸和時間對生成碘量的影響

按“一.3.（1）”節(jié)處理的海帶濾液，分別用3 mol/L H2SO4和1∶2 HAc，按“一.3.（2）氧化不同時間萃取。實驗數據見表4。

表4說明，在硫酸條件下碘化物被氯水氧化生成碘單質速度較醋酸條件下快的多，但序號1-3在硫酸條件除靜置不同時間外其它條件都相同，靜置時間增加吸光度變小，說明在該條件下氯水已經過量，氯水中的Cl2和HClO進一步把I2氧化為HIO3，但該反應速度較Cl2和HClO氧化碘離子為碘單質的速度慢。而HAc條件序號4-7，在放置70 min隨著氯水量從0.10 mL～0.30 mL生成碘單質的量增加，但當增加到一定量，也會加劇碘單質進一步被氧化為碘酸的速度。HAc溶液的酸度較H2SO4的酸度小得多，酸度對反應速度有較大影響。

五、討論

用氯水提取海帶中的碘的實驗條件較難控制是因為變量較多。不同pH條件氯水中的Cl2和HClO的量不同，Cl2+H2O H++Cl-+HClO；不同批次海帶中含碘量不同；反應體系中氧化劑有Cl2和HClO均可氧化碘離子為碘單質同時又可氧化碘單質為碘酸，Cl2和HClO參與反應受酸度的影響不同，氫離子濃度大有利于氯水中Cl2存在，同時加快HClO氧化碘離子為碘單質的速度（HClO+2I-+H+ Cl-+I2+H2O），所以氯水作氧化劑硫酸條件較醋酸條件下生成碘單質的速度快。同時溶液中還存在5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl，5HClO+I2+H2O 2HIO3+5HCl。所以用氯水作氧化劑不可能找到對不同海帶樣品都適用的穩(wěn)定的最佳提取條件。酸性條件下用氯水作氧化劑四氯化碳或氯仿作萃取劑提取海帶中的碘定性說明很容易，但要定量提取最多是困難的。

六、教學建議

1. 稱取m（3～5）克海帶粉灰化，浸提，過濾，濾液體積大約10mmL；

2. 用pH試紙測定濾液的pH；

3. 取5 mL濾液在分液漏斗中，加入一定量的氯水，振蕩，加入2～5 mL CCl4或CHCl3，振蕩，觀察有機層顏色變化。

4. 在3的溶液滴加H2SO4或HAc，邊加邊振蕩，觀察水相和有機相顏色的變化。

5. 取5 mL濾液在分液漏斗中，滴加H2SO4或HAc，邊加邊振蕩，幾乎不產生氣泡后多加幾滴。滴加氯水，邊加邊振蕩，觀察水相和有機相顏色的變化。

6.回收有機溶劑。

參考文獻

[1] 宋心琦主編. 普通高中課程標準實驗教科書.實驗化學[M]. 北京：人民教育出版社，2007：20-22

[2] 王磊主編.普通高中課程標準實驗教科書.實驗化學[M]. 濟南：山東科學技術出版社，2007：9-12

[3] 王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書.實驗化學[M].南京：江蘇教育出版社，2009：2-4

[4] 楊孝容，熊俊如，張?zhí)? 過氧化氫提取海帶中碘的實驗條件優(yōu)化[J]. 化學教學，2015（8）：48-51

[5] 楊孝容，孫國峰，江滔，等. 亞硝酸鈉提取海帶中碘的實驗條件探索[J]. 化學教學，2016（10）：45-48