化学自习室移动版

问题：萃取、分液后得到碘的四氯化碳溶液，如何再将四氯化碳和碘分开呢？是蒸馏么？如果是蒸馏，谁先被蒸馏出来呢？

解答：

1．蒸馏法分离的实验探究

(1)实验原理：由于I₂和CCl₄沸点不同，加热其混合物，沸点低的CCl₄先被蒸馏出来，从而达到分离的目的(从资料查得I₂熔点：114℃，沸点184℃，而CCl₄沸点77℃，沸点相差107℃，可以通过蒸馏的方法把CCl₄蒸馏出去，从而与碘分离。不过蒸馏时，需要水浴加热，以便及时控制温度)。

(2)实验现象：80℃水浴片刻，烧瓶中出现紫色蒸汽，锥形瓶中也开始收集到浅紫红色溶液，最终烧瓶中残留少量的碘。

2．化学法分离的实验探究

(1)用NaOH浓溶液反萃取法，使I₂转化成碘盐进行富集。I₂和CCl₄的溶液中的碘在碱性条件下会发生歧化反应，所以可以用较浓氢氧化钠溶液对I₂和CCl₄的溶液进行反萃取，使CCl₄得到回收，I₂与NaOH反应后，能以盐的形式富集。这一萃取进行得十分完全。反应为：3I₂＋6NaOH==5NaI＋NaIO₃＋3H₂O；当NaI和NaIO₃富集到相当量时，使体系变成酸性介质(如加入足量的H₂SO₄)，使其中碘元素转变成I₂单质得以回收。反应为：5NaI＋NaIO₃＋3H₂SO₄==3Na₂SO₄＋3I₂＋3H₂O。

用固体NaOH代替NaOH溶液进行反萃取，在理论上和实践上都是可行的。查得NaOH固体的密度为2.1g/cm³，它与I₂反应的产物NaI的密度为3.7g/cm³，NaIO₃的密度为4.3 g/cm³，都大于CCl₄的密度。而CCl₄的密度为1.59g/cm³，也远远大于I^－及I₂的密度。这样就构成一个三相体系，即固体NaOH(及反应生成的NaI、NaIO₃)在最下层，CCl₄在中层，最上层为含I₂的水层。当上面的水层中含有的I₂时，两步萃取可以同时进行。即水层的I₂进入中层的CCl₄层，中层的CCl₄层里的I₂又与下层的NaOH反应。I₂在水层和CCl₄层中不再有分配平衡，加快了萃取的进度，自发生成的I₂最终会转移到固体中去。将上层的水和中层的CCl₄倾倒在分液漏斗中进行分液，得以回收CCl₄；而下层的固体放入蒸发皿中，并滴入适量的稀H₂SO₄进行加热处理使碘升华——凝华即可得到碘。

(2)过氧化氢法。从资料上查得，碘可与过氧化氢和碳酸氢钠混合液发生反应：I₂＋H₂O₂＋2NaHCO₃=2NaI＋CO₂↑＋O₂↑实验1：取10mL 学生实验后的碘的CCl₄萃取液于大试管中，先加入20滴饱和NaHCO₃，后加入30%的H₂O₂溶液，液体只是分层，没有其他现象。振荡后紫色逐渐变浅，并有大量气体产生，静置后CCl₄仍有气泡产生。弃去上层清液，继续加入10滴饱和NaHCO₃和10滴H₂O₂溶液振荡，颜色全部褪去。移入分液漏斗进行分液，得到纯净的CCl₄，而碘转化为NaI 富集。

3．结果讨论

(1)采用常压蒸馏方法不能很好分离碘和四氯化碳80℃水浴片刻，烧瓶中出现紫色蒸汽，锥形瓶中也开始收集到紫色的液体。最终烧瓶中残留少量的碘，大部分的碘和四氯化碳一同被蒸出。通过对比实验，证明将碘置于烧瓶中，水浴加热到50℃时，烧瓶中已有少量的紫色蒸汽，当水浴加热到77℃时，烧瓶中已有很多紫色蒸汽。由此说明碘在77℃时较多地升华，所以在四氯化碳的沸点时，大部分的碘随着四氯化碳一起蒸出，说明常压蒸馏不能分离碘和四氯化碳。

(2)减压蒸馏可以分离碘和四氯化碳将碘和四氯化碳的混合液(2g 碘溶于30mL 四氯化碳中)，在室温下，压力在10～15mmHg，进行减压蒸馏，约8分钟就将碘和四氯化碳分离开来。综上所述，用蒸馏的方法来提取碘是不可采用的方法，常压蒸馏不能分离，减压蒸馏可以分离，但通常在实验室不方便操作。因此，采用化学方法(NaOH浓溶液反萃取法；过氧化氢法)来分离碘和四氯化碳具有一定的可行性。