【點評】該工藝中使用氯氣進行氧化。的確,充分利用學生已有知識設計的“工業生產過程”,對於培養學生的應用化學能力,激發學習興趣,具有重要的教學價值。江蘇教育出版社出版的《化學1(必修)》第60頁第九題中,用“以海帶為原料獲取少量碘水,以四氯化碳為溶劑從碘水中提取碘”的練習,可以增強對此設計的認識。但工業生產往往需要綜合考慮。實際流程是怎樣的?
【實際工藝】我國采用離子交換吸附法(摘自中國海帶網)從海帶中制取碘,其工藝流程如下:
幹海帶→浸泡→浸泡液凈化→上清液→酸化→氧化→離子交換樹脂吸附→解吸→碘沈澱→精制→成品碘。
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殘渣(加熱)→上清液→回流
[技術要點]
(1)海帶浸泡:將幹海帶去雜,用自來水15~16次浸泡1~2小時。壹般海帶中85%以上的碘,經過兩次浸泡就能被吸收,最高可高達94%。
(2)將處理後的含碘浸泡液酸化氧化,放入酸化氧化罐中,先加入硫酸將pH值降至2,再加入適量的次氯酸鈉、亞硝酸鈉等氧化劑氧化碘離子。
(3)樹脂吸附被氧化的碘溶液被717強堿性樹脂吸附。吸附方式可以是單柱或串聯柱吸附,串聯柱吸附效果好。生產中應控制碘溶液通過樹脂的流速,以達到理想的吸附效果。
(4)脫附:碘在樹脂上的吸附達到80%以上的飽和度後,用自來水逆流洗滌樹脂上的雜質,再用亞硫酸鈉等還原劑脫附。
(5)碘解吸後的高濃度碘溶液中加入濃硫酸,再加入氯酸鉀,得到針狀或葉狀晶體,即為粗碘。
(6)精制精制粗碘的目的是除去殘留的有機物、無機物和少量的水。方法是將粗碘放入精制罐中,按比例加入濃硫酸,然後加熱到壹定溫度使碘熔化,按操作規程要求將下層碘溶液小心放入磁力缸中,冷卻後得到精制碘。
【討論】從實際過程中可以看出,氧化碘離子的不是Cl2,而是次氯酸鈉或亞硝酸鈉(因為Cl2使用不方便,汙染大),所以蘇教版《化學1(必修)》第45頁圖2-7中不宜標明Cl2。作者建議虛擬標簽也是“氧化劑”,這樣教師在實際教學中可以實事求是,也可以使其無關緊要。
【解析】碘在實際生產中的提純遠沒有我們想象的那樣。最奇妙的是不用CCl4。這是工業生產中綜合考慮成本、速度、環保等因素的結果。其相關知識和能力高於高中生。教材使用虛標的方法極其成功,既避免了知識的過度膨脹,又給學生留下了發展的空間。蘇教版化學1(必修)比較。