亚硝酸钠提取海带中碘的实验条件探索

杨孝容 孙国峰 江滔 王晓丽

摘要：探讨了以亚硝酸钠作为氧化剂提取海带中碘的实验条件，介绍了该实验方法和操作条件，用分光光度法测定海带中碘的含量。结果表明，该方法测定结果的重现性较好，用于样品分析的相对标准偏差为1.0%～2.3%（n=4），平均加标回收率在97.22%～99.90%。提取方法精密度高、可操作性强，可用于高中化学“从海带中提取碘”的实验教学。

关键词：海带；碘提取；亚硝酸钠；氧化萃取；实验条件探索

文章编号：1005–6629（2016）10–0045–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

“从海带中提取碘”是高中化学物质的分离和提取的重要实验之一，在普通高中人教版、苏教版和鲁科版教材中均编入了“从海带中提取碘”的实验。从海带中提取碘的氧化剂有过氧化氢[1～3]、饱和氯气[4，5]、溴水[6]、重铬酸钾[7]、亚硝酸钠[8，9]等。之前对过氧化氢作氧化剂提取海带中碘的实验条件进行了优化[10]，酸度对过氧化氢提取海带中碘影响很大，理想酸度是NaAc-HAc的缓冲溶液，在较高的酸度条件下，过氧化氢把碘单质进一步氧化为碘酸，提取碘量减少甚至无法获得碘。相应的电对和电位为：H2O2+2H++2e-=2H2O，Eθ（H2O2/H2O）=1.77V；I2+2e-=2I-，Eθ（I2/I-）= 0.54V；2IO3-+12H++10e-=I2+6H2O，Eθ（IO3-/I2）= 0.99V。从标准电极电位可知，过氧化氢不仅可以氧化碘离子为碘单质，而且可以氧化碘单质为碘酸。但亚硝酸钠情况就不一样，亚硝酸钠在较强酸性环境下形成亚硝酸，HNO2+H++e-=NO+H2O，Eθ（HNO2/NO）=0.99V。从标准电极电位可知，亚硝酸钠的氧化性较过氧化氢弱，可以氧化碘离子为碘单质，但不能氧化碘单质为碘酸。本研究探究优化亚硝酸钠作氧化剂提取和测定海带中碘的实验条件，为中学化学实验提供稳定性好、操作性强的实验服务。

2 实验部分

2.1 主要仪器和试剂

DHG-9075电热恒温鼓风干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）、ZN-400A型高速万能粉碎机（吉首市中诚制药机械厂）、FC204型电子天平（上海精科天平）、SX2-5-12电阻炉（上海意中电炉有限公司）、T6新世纪紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、TU-1950紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）、KQ3200E型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；25mL比色管、250mL容量瓶、10mL量筒、125mL分液漏斗、移液管、烧杯、玻璃棒；瓷坩埚、泥三角、坩埚钳、小电炉

用冰醋酸稀释为1：1 HAc，以及H2SO4、HCl和H3PO4，浓度各自分别为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L；用亚硝酸钠固体配制成0.5%NaNO2溶液；1.40 mg/mL碘标准溶液（0.3510g I2+0.62g KI，配制成250mL，用Na2S2O3标准溶液标定其浓度）：KI溶液（0.5410g配制为250mL）；氯仿、无水硫酸钠（实验所有试剂均为分析纯、实验用水为一次蒸馏水）

实验样品：干海带（商场购买）

2.2 样品预处理

海带表面的附着物用刷子刷净，用DHG-9075电热恒温鼓风干燥箱90℃烘干，用ZN-400A型高速万能粉碎机粉碎成海带粉，装入自封袋备用。

2.3 实验方法

2.3.1 样品溶液制备阶段

准确称取1.5g海带粉在瓷坩埚中，用5滴酒精润湿，在电炉上灰化后移入升温至650℃电阻炉，炉门留小缝加热30min，然后关好炉门再加热30min。稍冷取出，冷却至室温后将灰分全部转入小烧杯，加5mL蒸馏水并用KQ3200E型超声波清洗器震荡溶解灰分，慢慢滴加10mL 0.5 mol/L H2SO4并转入分液漏斗中。

2.3.2 萃取和分光光度法测定阶段

将样品溶液转入分液漏斗后，加入10mL CHCl3，再加5mL 0.5% NaNO2溶液，振荡，静置。分层后将含碘的CHCl3层从分液漏斗的下端放入另一分液漏斗中，在水相层加入7mL CHCl3萃取，如此反复2次，合并CHCl3层加入一药匙无水Na2SO4，振荡以除去其中的水分，溶液变为澄清透明的玫红色，慢慢从下口放出至25mL比色管中，用CHCl3定容到25mL，摇匀，稍静置。用1cm比色皿在510nm处测定吸光度，根据标准曲线定量。回收CHCl3层用1 mol/L NaOH处理，CHCl3层经无水Na2SO4处理后可重復使用。

3 结果与讨论

3.1 灼烧温度选择

根据参考文献[11]电阻炉温度选择650℃。

3.2 测定波长的选择

取一定量的碘标准溶液于CHCl3中，在400～600nm扫描吸收曲线。结果表明，碘的氯仿溶液的最大吸收波长为510nm。所以碘溶液吸光度的测定波长均选510nm。

3.3 酸和浓度试验

3.3.1 醋酸试验

按“2.3.1”灰化方法灼烧10份，分别加入1：1 HAc 4.0mL、5.0mL、6.0mL、8.0mL、10mL，每体积平行分2份，酸少于10mL补蒸馏水至10mL（下同），其余与“2.3.2”方法相同。实验结果表明，1：1 HAc体积在4.0～10mL范围内，测得样品中碘的含量基本相同。上述体积相当于20%～50% HAc 10mL，说明HAc浓度在较宽范围内对实验结果没有影响。

3.3.2 硫酸试验

按“2.3.1”灰化方法灼烧6份，试验了0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L H2SO4对测定海带碘含量的影响。实验结果表明，H2SO4浓度在 0.2～1.0 mol/L，测得海带中碘含量基本不变。

3.3.3 盐酸和磷酸试验

灰化灼烧10份，分别各自试验了0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mol/L HCl和H3PO4对测定海带碘含量的影响。实验结果表明，HCl和H3PO4浓度在0.4～1.0 mol/L，测得海带中碘含量基本相同。

综合上述酸和浓度试验表明，对1.5g海带，氧化剂0.5% NaNO2 5mL，酸性介质由10mL 20%～50% HAc、0.2～1.0 mol/L H2SO4、0.4～1.0 mol/L H3PO4或HCl提供，用CHCl3萃取测得海带中碘的含量基本相同。说明HAc、H2SO4、HCl和H3PO4均可选择。且浓度在较宽的范围对碘的提取没有影响。本实验选择0.5 mol/L H2SO4 10mL。

3.4 亚硝酸钠用量试验

按“2.3.1”方法灰化灼烧5份，用0.5 mol/L H2SO4 10mL，分别加入0.5% NaNO2溶液2.0mL、4.0mL、5.0mL、6.0mL和8.0mL，其余与“2.3.2”方法相同。试验结果表明，0.5% NaNO2体积在2.0～8.0mL，测得海带中碘的含量基本不变。实验选择0.5% NaNO2 5.0mL。

3.5 反应时间试验

按“2.3.1”方法灰化灼烧7份，再考察加入NaNO2反应不同时间后进行第一次萃取分离。考察时间分别为2min、4min、6min、8min、10min、15min、20min。试验结果表明，反应时间在2～20min，测得海带中碘的含量基本相同。结果说明在该条件下NaNO2氧化碘化物生成碘单质的速度较快。反应时间2min以上均可。

3.6 标准曲线的绘制

准确量取1.40 mg/mL碘标准溶液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL、7.00mL、8.00mL于分液漏斗中，加1.0 mol/L H2SO4 5.0mL，加蒸馏水补足15mL。其余与“2.3.2”方法相同。标准曲线对应质量为1.4mg、2.8mg、4.2mg、5.6mg、7.0mg、8.4mg、9.8mg、11.2mg，质量在1.4～8.4mg之间，吸光度与碘的质量之间有良好的线性关系，用Excel回归得回归方程为A=-0.019+0.108×m（mg），相关系数γ=0.9995。

3.7 样品分析结果

根据“2.3.2”方法分析测定5批海带中的碘含量，分析结果见表1。

3.8 加标回收率试验

准确称取1g左右的海带粉，灰化后准确加入3.00mL KI溶液，在电炉上缓缓加热蒸干后再放入650℃电阻炉，其余与“2.3.2”相同；空白试验直接取KI溶液3.00mL于分液漏斗中，加2.0mL蒸馏水和10mL 0.5 mol/L H2SO4，其余与“2.3.2”方法相同。

从表1和表2可知：海带中碘含量是微量组分，但样品分析的相对标准偏差在1.0%～2.3%，说明海带样品粉末比较均匀且方法的稳定性和精密度好；加标回收率在97.22%～99.90%，说明方法的准确度高。

4 结论

以亚硝酸钠作氧化剂提取海带中碘，以氯仿萃取分光光度法监测碘含量。海带粉1.5g灰化后650℃灼烧，当用10mL 20%～50% HAc或0.2～1.0 moL·L-1 H2SO4或0.4～1.0 moL·L-1 HCl或H3PO4处理灰分，2.0～8.0mL 0.5% NaNO2作氧化剂，反应时间2～20min，以氯仿萃取分光光度法测得碘含量基本相同。方法用于5批海带样品碘含量测定的相对标准偏差为1.0%～2.3%（n=4）；3批样品加标回收率在97.22%～99.90%，相对标准偏差为0.54%～1.8%（n=4）。说明以亚硝酸钠作氧化剂提取海带中的碘用硫酸、盐酸、磷酸和醋酸处理灰分调节酸度均可，反应速度快，操作简单，方法的稳定性和精密度好，准确度高。本文研究成果可用于高中化学“从海带中提取碘”的实验教学。

参考文献：

[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·实验化学[M].北京：人民教育出版社，2007：20～22.

[2][10][11]楊孝容，熊俊如，张桃.过氧化氢提取海带中碘的实验条件优化[J].化学教学，2015，（8）：48～51.

[3]沈文敏，李永红.“从海带中提取碘”最佳实验条件的探讨”[J].化学教育，2013，（6）：66～68.

[4]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·实验化学[M].南京：江苏教育出版社，2009：2～4.

[5]王磊主编.普通高中课程标准实验教科书·实验化学[M].济南：山东科学技术出版社，2007：9～12.

[6]中华人民共和国水产行业标准海带碘含量的测定SC/T3010-2001.

[7]胡小莉，李原芳，凌莉莎等.海带中提取碘的微型实验研究[J].西南师范大学学报（自然科学版），2007，32（5）：168～170.

[8]汤春兰，杨文珍.光度法测定海带中微量碘[J].精细石油化工，1999，（2）：57～59.

[9]王清，李肖媛，江丽等.分光光度法测定海带中的碘[J].广西化工，2002，31（2）：26～28.