1、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 1315 倍的水量浸泡海带，可使浸出液中 I离子含量达到 0.50.55 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（700800 克/
2、 升树脂）远远大于对 I 离子的吸附量（150170 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 + = I2Cl H 2O 或 2I +2H+H2O2=I2+2H2OI2I = I3RCl I 3 = RI 3Cl 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
3、I 36NaOH = 3RI5NaINaIO 33H 2O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：RINaCl = RCl 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：5NaINaIO 33H 2SO4 = 3I23Na 2SO43H 2O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。NaNO 2 使 I 离子氧化生成碘的离子方程式如下：2I 2NO 2 4H + = I22NO2H 2O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：
4、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 333 mL 水中边搅拌、边加入 167 mL 浓硫酸40% NaOH：将 40 克 NaOH 溶解在 100 mL 水中四、实验操作步骤：操作流程如图 2 所示。1、浸泡海带：取
5、海带 500 克，加 1315 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 56 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 1.52。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
6、：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 810% 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 H 2SO4 氧化 NaClO 或 H2O2氧化液（I 3 ）（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
7、 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 pH1.52.0。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）使之酸化（ pH1.52.0），再滴加10% 的 NaNO2 溶
8、液 1 滴（本实验的用量，且在通风橱中进行）。待溶液由无色转变为棕红色直至出现棕黑色浑浊，表明已有 I2）游离析出，静置澄清。7、离心分离：吸出烧杯中上部清液，剩余少量溶液及粗碘沉淀转入离心试管中进行离心分离，吸出清液即得粗碘。碘含量不多时，可将步骤（6）中二种 I2 析出液置于分液漏斗中分别加 CCl4 或（CHC1 3）各 10mL 萃取后在 721 分光计上， = 510nm ，用 1cm 比色皿测定透光率。五、数据处理与讨论：1、讨论离子交换法从海带中提碘的基本原理，并指出为什么强碱性阴离子交换树脂需要预先转为氯型。用阳离子树脂代替行吗？2、为什么浸泡液的氧化是提碘的最关键步骤？如何控制氧化完全，而又不过氧化。3、用淀粉KI 试纸检验碘形态是根据什么原理。为什么交换吸附前与后碘形态会有不同。4、碱洗脱与 NaCl 洗脱在原理上有何差异，为何还要分二步进行洗
