联招化学·工艺流程：萃取、分液与反萃取

题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

一、考点定位与做题顺序

两条起步式：分配平衡 K = c(有机相)/c(水相)（一定温度、一定体系下近似为常数，本题为自编示意值）；物料守恒 n(水相) + n(有机相) = n(初始)。把 c(有机) = K·c(水) 代进守恒式，一次萃取的所有量就能一次解出。

分液操作四步：检漏 → 振荡（及时放气） → 静置分层 → 分液（下层从下口放出，上层从上口倒出）。反萃取则是用适当试剂把溶质从有机相转回水相，便于回收或富集；它与「洗涤」的区别在于目标是把目标物转走而非只除杂。下面分配比、浓度与体积均为自编示意数值，并逐处回代，不代表真实体系参数。

二、题目呈现

题目

用 CCl₄ 萃取碘水中的 I₂。自编示意条件：水相体积 V_w = 100 mL，I₂ 初始浓度 c₀ = 0.0100 mol/L；该体系在本题设定下的分配比 K = c(有机相)/c(水相) = 8.0（无量纲，自编示意值）。CCl₄ 密度大于水，静置后在下层。忽略体积变化、I₂ 在水相中的其他形态与乳化损失。
(1) 用 V_o = 25.0 mL CCl₄ 一次萃取，求平衡后水相、有机相中 I₂ 的物质的量与萃取率，并回代验算；
(2) 把同样的 25.0 mL CCl₄ 分两次（每次 12.5 mL）萃取，求两次后水相剩余量与总萃取率，与 (1) 比较并说明原因；
(3) 写出分液漏斗的操作要点；说明为何下层液体从下口放出、上层从上口倒出。

补充问

(4) 若要把 CCl₄ 相中的 I₂ 转回水相（反萃取），可选用冷稀 NaOH 溶液。写出反应的离子方程式，说明反萃取与「洗涤」在目的上的区别，并指出操作上仍需注意什么。

三、分步解析

(1) 一次萃取　初始 n₀ = c₀V_w = 0.0100 mol/L × 0.100 L = 1.00×10⁻³ mol。
设平衡时水相浓度 c_w，则 c_o = K c_w = 8.0 c_w。物料守恒：
c_wV_w + c_oV_o = n₀ ⇒ c_w(0.100 + 8.0 × 0.0250) = 1.00×10⁻³ ⇒ c_w × 0.300 = 1.00×10⁻³。
故 c_w = 3.33×10⁻³ mol/L，n_w = 3.33×10⁻³ × 0.100 = 3.33×10⁻⁴ mol。
n_o = n₀ − n_w = 1.00×10⁻³ − 3.33×10⁻⁴ = 6.67×10⁻⁴ mol。
萃取率 = 6.67×10⁻⁴ / 1.00×10⁻³ = 66.7%。
回代验算（三条）：① 物料守恒 3.33×10⁻⁴ + 6.67×10⁻⁴ = 1.00×10⁻³ ✓；② c_o = n_o/V_o = 6.67×10⁻⁴/0.0250 = 2.67×10⁻² mol/L，c_o/c_w = 2.67×10⁻²/3.33×10⁻³ = 8.0 = K ✓；③ 用通式 n_w/n₀ = V_w/(V_w + K V_o) = 0.100/0.300 = 1/3 ⇒ 萃取率 2/3 ≈ 66.7% ✓，与逐项计算一致。
采分点：n₀ 1 分、写守恒式 2 分、解 c_w 1 分、两个物质的量各 1 分、萃取率 1 分、三条验算各 1 分。

(2) 分两次萃取　每次 V_o′ = 12.5 mL = 0.0125 L，单次残留比例 = V_w/(V_w + K V_o′) = 0.100/(0.100 + 8.0×0.0125) = 0.100/0.200 = 1/2。
第一次后 n_w1 = 1.00×10⁻³ × 1/2 = 5.00×10⁻⁴ mol；
第二次后 n_w2 = 5.00×10⁻⁴ × 1/2 = 2.50×10⁻⁴ mol。
总萃取率 = (1.00×10⁻³ − 2.50×10⁻⁴)/1.00×10⁻³ = 75.0%。
与 (1) 比较：75.0% > 66.7%，等量萃取剂分两次多萃出 8.3 个百分点。原因：每次萃取后把已富集 I₂ 的有机相移走，再用新鲜 CCl₄ 与剩余水相重新建立分配平衡，残留比例按连乘衰减（(1/2)² = 1/4）；一次萃取只平衡一次，残留 1/3。
回代验算：第二次 c_w2 = 2.50×10⁻⁴/0.100 = 2.50×10⁻³ mol/L；第二次有机相 n_o2 = 5.00×10⁻⁴ − 2.50×10⁻⁴ = 2.50×10⁻⁴ mol ⇒ c_o2 = 2.50×10⁻⁴/0.0125 = 2.00×10⁻² mol/L，c_o2/c_w2 = 2.00×10⁻²/2.50×10⁻³ = 8.0 = K ✓；第一次同样可验 c_o1/c_w1 = (5.00×10⁻⁴/0.0125)/(5.00×10⁻³) = 4.00×10⁻²/5.00×10⁻³ = 8.0 ✓。两次均满足分配比，数据自洽。
采分点：单次残留比例 2 分、两次残留量各 1 分、总萃取率 1 分、比较与连乘机制 2 分、两次 K 回代各 1 分。

(3) 分液操作　四步：① 检漏——使用前检查分液漏斗上口塞与下口活塞是否漏液；② 装液与振荡——加入碘水与 CCl₄，塞紧，倒置振荡，振荡过程中及时旋开活塞放气（易挥发溶剂会产生蒸气压）；③ 静置分层——放回铁圈静置，待两液相界面清晰；④ 分液——先取下上口塞（或使塞上凹槽对准通气孔），打开活塞让下层 CCl₄ 相（溶有 I₂，呈紫红色）从下口流入烧杯，接近界面时关活塞；上层水相改从上口倒出。
为什么下层走下口、上层走上口：① 若让上层水相也从下口放出，它必须先穿过下口活塞与漏斗颈内残留的下层有机相，会造成交叉污染；② 下口放至界面即停，能把两相切得干净；上层从上口倒出可完全避开活塞通道。
补充：CCl₄ 密度大于水故在下层；若换成密度小于水的萃取剂（如苯、乙酸乙酯类），上层/下层的归属要重新判断，不能死记。
采分点：四步各 1 分、放气 1 分、上下层留弃理由 2 分、密度判断 1 分。

(4) 反萃取　冷稀碱条件下的离子方程式：I₂ + 2OH⁻ = I⁻ + IO⁻ + H₂O。（配平核对：I 2↔2，O 2↔1+1=2，H 2↔2，电荷左 −2、右 −1−1 = −2 ✓。若为热的浓碱则生成 IO₃⁻：3I₂ + 6OH⁻ = 5I⁻ + IO₃⁻ + 3H₂O，本题按冷稀条件取前式。）
原理：I₂ 与 OH⁻ 反应生成易溶于水、难溶于 CCl₄ 的离子，使有机相中 I₂ 浓度不断下降，分配平衡持续向水相移动，从而把 I₂ 转回水相并富集。
与洗涤的目的区别：洗涤是除掉杂质、目标物仍留在原来的相里；反萃取是把目标物本身转移到另一相，目的在回收与富集。两者都要振荡、放气、静置、分液，但判据不同：洗涤看「杂质走没走」，反萃取看「目标物转没转」。
操作注意：仍须放气、静置充分分层；碱液与有机相界面可能乳化，可轻摇、延长静置或加少量电解质破乳；分液时按密度重新判断上下层（稀 NaOH 水溶液密度通常小于 CCl₄，故水相仍在上层、有机相在下层），别把留弃对象弄反。
采分点：离子方程式 2 分、配平核对 1 分、原理 2 分、目的区别 2 分、操作注意 1 分。

四、采分点对照

五、高频易错点

• 把分配比 K = c有/c水 写反，导致守恒式中 8.0 乘错相，结果完全颠倒。
• 物料守恒漏掉某一相的体积，写成 c_w + c_o = c₀（浓度不能直接相加）。
• 分两次萃取时把第二次的初始量仍用 n₀，残留比例没有连乘。
• 分液时让上层也从下口放出，造成交叉污染；或忘记密度决定上下层。
• 反萃取写成 I₂ 与 NaOH 生成 NaI + NaIO 的分子式却不配平，或把它当成「洗涤」——目标是转移目标物而非除杂。

六、小结与自查清单

• □ 先写清 K 的分子分母是哪一相，再写物料守恒（物质的量，不是浓度相加）。
• □ 一次萃取用通式 n_w/n₀ = V_w/(V_w + K V_o)，多次则把残留比例连乘。
• □ 算出两相的量后，用 K 回代一次、用物料守恒回代一次。
• □ 分液四步写全振荡放气，并按密度判断上下层与留弃对象。
• □ 反萃取写明「目标物转相」，与洗涤的「除杂留目标」区分开。

萃取题的骨架是「分配比 + 物料守恒」两条式子：一次萃取残留 V_w/(V_w + K V_o) = 1/3，分两次就变成 (1/2)² = 1/4，等量溶剂多萃出 8.3 个百分点，道理和洗涤的「少量多次」是同一个连乘。再把 K 与守恒各回代一次，答案就自证了；反萃取则是用反应把目标物从有机相拉回水相，和洗涤只除杂完全不是一回事。本题分配比、浓度、体积与萃取率均为自编示意数值，不代表真实体系参数或工业工艺。