于泽华

【摘 要】作者在碳酸钠-盐酸提溴方法的基础上进行了改进，由于中学实验条件的限制，根据实际应用情况选用替代物进行了实验模拟，并验证了文章提出方法的可行性、安全性与可靠性。

【Abstract】on the sodium carbonate - hydrochloric acid of extracting bromine extraction， the author made an improvement. Because of experimental conditions limited in middle school， the author depended on the application which is used in practical， chosing simulated substitute for the simulation of the experiment. The author used the experiment to verify the feasibility， safety and reliability of the method mentioned in the article.

【关键词】溴；安全储运

【Key Words】 Bromine；Transportation Safety

一、选题目的

液溴大都生产于沿海地区，但液溴不仅具有较强的氧化性，而且还具有较大的挥发性和毒性，如果直接运输不仅给设备带来了强烈的腐蚀而且还具有较大的危险性。目前工业液溴大多采用直接储运的方法，采用玻璃或搪玻璃内衬的碳钢管路，聚四氟乙烯材料的阀门等等设备来提高抗腐蚀性，可仍然存在较大的安全隐患。曾经有人提到使用碳酸钠溶液处理，达到目的地后再使用酸酸化得结果[1]。但是由于溴在水中溶解度比较高（3.119g/100gH2O）[2]，导致产率较低（每100gH2O中溶解3.119g），而且水溶液并不纯净，提取困难（钠盐难沉淀）。作者采取氢氧化钡-硫酸提取体系，产物硫酸钡为沉淀，使得所得溴水溶液较为纯净，容易提取，使用分液罐即可完成。而且硫酸鋇可以在焦炭在条件下在强热中还原重生。溴酸钡与溴化钡在碱性条件下安全性较溴好，氧化性不够强。释放出溴单质产率高，纯度好，以实现提高液溴的安全储运产率。

二、理论分析

（一）综述

溴单质在碱溶液中可以歧化成溴酸盐与溴盐，这是中学阶段学习的卤素的性质之一。作者在学习海水提溴时想到了使用卤素的这一性质实现卤素的安全储运。作者最开始的思路与前人的研究相近，但是作者考虑到一个新的问题：这样的方法因为溴在水中溶解性较好，反应过程中会产生较大量的废水（内含硫酸钠、溴）；又因为废水中硫酸钠不易单独除去，大大降低了产率。

本文作者又考虑到硫酸钡是难溶于酸碱的沉淀这一性质，设计了一套方案，把原使用氢氧化钠的方案改为使用氢氧化钡，后面的反应采用较稀的硫酸，在控制好化学计量比的条件下可以将原有的阴阳离子沉淀完全，使得虽然一部分溴溶在水中，但是该水溶液无其他杂质，可以提高产率，溴水中所溶溴可以直接并入产物，避免了原来的废水处理等步骤。而副产物硫酸钡也可以作为优良的化工原料，在灼烧等反应条件下经过一系列过程可以再生循环。

（二）溴与碘在该反应实验中通用性

溴和碘均为卤素，而且在强碱条件下均可以完全歧化为相对应的卤酸盐及卤化物。而且碘单质为固体，状态与溴不同，所以相对来说碘比溴更难进行碱性条件下歧化反应，反应产物相同效果类似，而且碘的毒性小于溴，在实际实验危险性上小于溴。所以许多时候对于类似实验可以用碘来代替溴。

（三）氢氧化钠在该反应实验中通用性

我们进行实验的实验室中缺少氢氧化钡，于是我们使用氢氧化钠作为试验用碱。

选择氢氧化钠作为实验用碱的原因如下：1.氢氧化钠在普通实验室内较容易得到；2.氢氧化钠碱性与氢氧化钡相近，使用氢氧化钠使实验具有可信度。

（四）整体理论研究及其优点

该套系统所经历的所有方程式为：

6Br2+6Ba（OH）2—→5BaBr2+Ba（BrO3）2

5BaBr2+Ba（BrO3）2+6H2SO4—→6Br2+6BaSO4

根据《兰氏化学手册》[3]上在水中数据（如表，因为Ba（BrO3）2是微溶物，BaSO4为难溶物，于是使用其晶体状态下的数据）。

可以明显得出：上述两个反应在通常条件下都是反应程度非常大的反应（△G分别为-687.24kJ·mol-1和-706.88kJ·mol-1），在动力学上是否能够反应及其速率等问题，则需要实验进行验证。

三、实验

（一）实验设计

根据 2中所得到的推论我们进行了实验的设计：

1.称量10.00g碘单质，（样品如图）

将10.00g碘单质溶于过量氢氧化钠饱和溶液中，充分搅拌，使碘单质完全溶解。

将所获得的溶液加入过量盐酸，静置沉降过滤，并用吸水纸充分干燥，得产物，称量。

（二）实验结果

我们进行了实验，结果如图所示

碱溶速度非常慢，可能是因为固体碘颗粒经过处理，比表面积小，接触不充分，而液溴不会存在上述问题。

在加酸过程中，溶液颜色迅速变化，从浅黄色迅速变成紫红色。这证明了在此时反应速率极快，符合条件。虽然溴酸钡为微溶物，但是更难溶硫酸钡沉淀的形成可以大大拉动该反应的进行。

四、创新点

本文改换了原来液溴制备相应的强碱对应的阳离子与强酸对应的阴离子，使其形成沉淀。在控制酸与碱的摩尔数相等的条件下使得酸化完成后体系内仅剩水和溴，溶于水中的溴可以直接并入产物，免去了原方法需要进行废酸处理的麻烦，提高了卤素处理工作效率，使得卤素安全储运的碱溶-酸化法真正落到实处。而且副产物硫酸钡可以通过在焦炭存在的条件下加热的方式重新进入循环，提高了化工过程的原子利用率。

五、结语

本文第二部分提出的方法能够较好的处理碘、溴类似卤素，尤其对于溴这种较难储运的液体效果会非常显著。制成碱性溶液可以大大降低对铁等常见罐体金属的腐蚀，以实现安全的液溴储运。

参考文献：

[1]龙厚坤.粗苯卤化处理精制的化学基础[D].太原理工大学，2011

[2]牛宝琦.液溴精制方法[J].盐业与化工，1994（6），7

[3]J.A.迪安.兰氏化学手册（第二版，原书第十五版），魏俊发等译.北京，科学出版社，2003：6.90-6.166，endprint