胡協(xié)強(qiáng) 錢(qián)劍敏

摘要：碘是重要的化工原料之一，也是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的非金屬元素。圍繞工業(yè)提取碘的方法，在蘇教版2014年化學(xué)必修1第二專題中首次出現(xiàn)物質(zhì)的工業(yè)提取流程。文章就流程中教師、學(xué)生可能會(huì)遇到的一些問(wèn)題與疑惑，通過(guò)查閱資料，作出了相應(yīng)的解析。

關(guān)鍵詞：碘;工業(yè)生產(chǎn);問(wèn)題解析

文章編號(hào)：1008-0546（2021）04-0031-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.009

一、引言

碘是基礎(chǔ)工業(yè)原料和重要戰(zhàn)略物資，廣泛應(yīng)用于食品醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)、國(guó)防軍事等領(lǐng)域。從海產(chǎn)品中提取碘是我國(guó)工業(yè)上獲取碘的重要途徑。蘇教版2014年化學(xué)必修1第二專題中介紹了碘的提取原理及流程，主要內(nèi)容如圖1所示。

通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以進(jìn)一步鞏固氧化還原知識(shí)和物質(zhì)分離提純的方法，而且可以讓學(xué)生第一次了解接觸工業(yè)流程圖的基本框架模型如圖2所示。

但在多年的教學(xué)過(guò)程中，筆者每到此處，總感覺(jué)教材處理的很精練，教學(xué)參考書(shū)上也沒(méi)有相關(guān)知識(shí)的介紹，因此給教師帶來(lái)了一些疑惑和問(wèn)題。而這些疑惑和問(wèn)題又經(jīng)常不加重視，比較草率地給學(xué)生照本宣科一下?；仡櫰饋?lái)總不是滋味，教學(xué)大綱雖然只要求“了解從海產(chǎn)品中提取碘單質(zhì)的基本原理和方法”，但教師傳道授業(yè)解惑，還是需要了解得更加詳細(xì)一點(diǎn)。因此筆者歸納了一些問(wèn)題并通過(guò)查閱資料，對(duì)該原理及流程加深了認(rèn)識(shí)。

二、問(wèn)題解析

1.原料的選擇和處理

碘在自然界中主要呈分散狀態(tài)存在，一般不形成礦物堆積，沒(méi)有具有商業(yè)價(jià)值的獨(dú)立碘礦床。海洋雖是自然界中最大的“碘庫(kù)”，其總量約在8.6×1012t，但含量?jī)H為13-75ug/L。而像海藻之類的海產(chǎn)品具有富集碘的功能，碘含量一般在0.3%以上，最高可達(dá)0.7%～0.9%。因此海藻、海帶是生產(chǎn)碘的重要原料。

碘在海帶中以無(wú)機(jī)碘（KI）和有機(jī)碘兩種形式存在。將海帶剪碎，放人清水中浸泡半小時(shí)以上，過(guò)濾，濾液中出現(xiàn)無(wú)機(jī)碘（KI）。若將浸泡過(guò)的海帶進(jìn)一步用粉碎機(jī)絞碎，濾液中碘離子的含量將更高。

2.氧化劑的選擇

當(dāng)前工業(yè)上用氯氣、氯酸鉀、過(guò)氧化氫、亞硝酸鹽等作為提取碘的氧化劑。氯氣由于易得且廉價(jià)，是最常用的氧化劑，但氧化操作需要特別仔細(xì)，否則易造成過(guò)氧化。這一點(diǎn)在化學(xué)1（必修）教學(xué)參考書(shū)中有介紹“氯氣通入淀粉碘化鉀溶液會(huì)看到溶液變藍(lán)，繼續(xù)通氯氣溶液藍(lán)色褪去”，反應(yīng)分別為2KI+Cl2=2KCl+I2、I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl。氯酸鉀、過(guò)氧化氫等在酸性條件下同樣不僅可以將碘離子氧化成碘單質(zhì)，還可以繼續(xù)將碘單質(zhì)氧化成碘酸根離子（IO3-）。亞硝酸鹽可將碘離子氧化成碘單質(zhì)：2NO2-+2I-+4H+=2NO+I2+2H2O，但不能繼續(xù)氧化碘單質(zhì)，是較為合適的氧化劑，缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

在流程中僅用“氧化劑”表示，可能是考慮到生產(chǎn)企業(yè)按照自己的實(shí)際情況，選擇最合適的氧化劑。

3.反應(yīng)液的酸堿性

流程中在浸泡液中加入NaOH溶液進(jìn)行堿化，通過(guò)查閱資料得知，在浸泡液中會(huì)出現(xiàn)一種有機(jī)質(zhì)（褐藻糖膠），該物質(zhì)的存在不僅會(huì)影響碘的純度，還由于其具有抗氧化性會(huì)消耗更多的氧化劑，但在氫氧化鈉溶液中易形成褐藻酸鈉絮狀沉淀即流程中的有機(jī)物沉淀。

在氧化碘離子時(shí)，通常采用硫酸酸化，主要是基于以下兩點(diǎn)考慮：①在堿溶液中碘單質(zhì)不易存在，可發(fā)生歧化反應(yīng)3I2+3NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。②氧化劑在酸性條件下具有更強(qiáng)的氧化性，更易將碘離子氧化成碘單質(zhì)。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在PH<2的酸性介質(zhì)中，亞硝酸鹽具有最佳的反應(yīng)效果。另外在PH為4～4.5的條件下，加入極少量的亞硝酸鹽并鼓入空氣，能促進(jìn)碘離子氧化成碘單質(zhì)，這種方法可大大降低亞硝酸鹽的用量，更節(jié)約成本。還有研究表明，磷肥廠綜合治理回收碘的過(guò)程中，PH為2～3時(shí)，使用NaCIO，回收效果最好。

4.提純和分離的方法

在流程中具體提到了過(guò)濾和結(jié)晶兩種分離的方法，從粗碘到碘單質(zhì)的提純方法沒(méi)有具體化。筆者查閱相關(guān)資料得知：在用活性炭吸附法提取碘后，吸碘后的活性炭用氫氧化鈉或碳酸鈉洗脫，碘轉(zhuǎn)入洗脫液中，再加入鹽酸酸化，析出粗碘。也有利用碘易升華的特性，在高溫下使碘升華結(jié)晶。

平時(shí)上課的時(shí)候，大多數(shù)教師認(rèn)為用萃取分液、蒸餾的方法可提取碘，但有資料表明，由于碘易升華，在77℃時(shí)升華現(xiàn)象非常明顯，而四氯化碳的沸點(diǎn)為76.8℃，因此常溫下不能用蒸餾法來(lái)分離四氯化碳（常用萃取劑）和碘。有教師設(shè)計(jì)了圖3所示流程模擬工業(yè)上分離提純碘單質(zhì)，筆者認(rèn)為比較可取。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)流程圖的仔細(xì)解讀，可以讓學(xué)生加深對(duì)流程圖中關(guān)鍵詞的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解流程中具體的操作意義和操作目的及操作結(jié)果。提高學(xué)生深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的相互聯(lián)系，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，我們教師對(duì)教學(xué)中的疑惑和問(wèn)題不斷探究，也有利于我們教師眼界和知識(shí)的拓展，不固步自封，不自以為是。

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