Question

10．氢溴酸是无色、易挥发的液体，在化工领域用途广泛．实验室模拟一种工业制备氢溴酸的主要流程如下：

完成下列填空：
（1）写出反应①的离子方程式SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺．该反应需要在冰水浴中进行，可能的原因是防止Br₂和HBr挥发．
（2）操作I用到的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接液管和锥形瓶．
（3）反应②中Na₂SO₃的目的是除去粗品中未反应完的溴．
（4）反应③中的Ba（OH）₂溶液能否用BaCl₂或者Ba（NO₃）₂溶液代替？说明理由不能，盐酸、硝酸易挥发，硝酸易分解，影响纯度．
（5）工业氢溴酸往往呈淡黄色．
①工业氢溴酸呈黄色可能是因为像工业盐酸一样含Fe³⁺，如何证明含Fe³⁺？取样，滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，则证明含Fe³⁺．
②工业氢溴酸呈黄色还可能是因为含Br₂，如何证明？取样，加入CCl4少许，充分震荡，若油层呈橙色（橙红色）证明含Br₂．

Answer 1

分析 流程分析：反应室①中发生反应 SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，经操作Ⅰ蒸馏得硫酸和氢溴酸的粗品（含溴），反应室②中加入Na₂SO₃还原粗品中的Br₂，但会反应生成SO₄^2- 加入氢氧化钡后过滤得硫酸钡沉淀和无色溶液，再蒸馏得到纯品氢溴酸，
（1）Br₂具有强氧化性，在溶液中将SO₂氧化为H₂SO₄，自身被还原为HBr；Br₂氧化SO₂放出很多热量，Br₂和HBr挥发；
（2）由工艺流程可知，操作Ⅰ为互溶的溶液组分的分离，应是蒸馏，根据蒸馏操作的方法判断使用的仪器；
（3）粗品中可能含有为反应的Br₂，应除去Br₂；
（4）根据盐酸易挥发、硝酸易分解进行分析；
（5）①用KSCN溶液检验Fe³⁺，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色；
②由工艺流程可知，溶液中可能含有Br₂，可以用CCl₄萃取方法检验；

解答 解：流程分析：反应室①中发生反应 SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，经操作Ⅰ蒸馏得硫酸和氢溴酸的粗品（含溴），反应室②中加入Na₂SO₃还原粗品中的Br₂，但会反应生成SO₄^2- 加入氢氧化钡后过滤得硫酸钡沉淀和无色溶液，再蒸馏得到纯品氢溴酸，
（1）Br₂具有强氧化性，在溶液中将SO₂氧化为H₂SO₄，自身被还原为HBr，反应的离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺；Br₂氧化SO₂放出很多热量，Br₂和HBr易挥发，使用冰水，降低体系温度，防止Br₂和HBr挥发，使反应完全，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=SO₄^2-+2Br^-+4H⁺；防止Br₂和HBr挥发；
（2）由工艺流程可知，操作Ⅰ为互溶的溶液组分的分离，应是蒸馏，蒸馏操作使用的仪器有：蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接液管和锥形瓶，
故答案为：蒸馏，漏斗、玻璃棒、烧杯；
（3）粗品中可能含有为反应的Br₂，加入Na₂SO₃，除去粗品中未反应完的溴，
故答案为：除去粗品中未反应完的溴；
（4）操作Ⅲ需要通过蒸馏获得氢溴酸，而盐酸、硝酸易挥发，硝酸易分解，会影响纯度，所以不能用BaCl₂或者Ba（NO₃）₂溶液代替氢氧化钡，
故答案为：不能，盐酸、硝酸易挥发，硝酸易分解，影响纯度；
（5）①用KSCN溶液检验Fe³⁺，取少许溶液滴加KSCN溶液，溶液变成血红色，说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe³⁺，
故答案为：取样，滴加KSCN溶液，若溶液变为红色，则证明含Fe³⁺；
②由工艺流程可知，溶液中可能含有Br₂，证明该假设成立的方法：用胶头滴管取制得的氢溴酸于试管中，滴加CCl₄、振荡、静止，下层呈橙红色，证明因含Br₂而显黄色；
故答案为：Br₂；取样，加入CCl4少许，充分震荡，若油层呈橙色（橙红色）证明含Br₂．

点评 本题考查物质制备方案的设计与评价，题目难度中等，涉及物质的分离提纯等基本操作、离子检验、物质性质等知识，是对知识的综合运用，需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．