重铬酸钾
重鉻酸钾 | |
---|---|
IUPAC名 Potassium dichromate(VI) | |
识别 | |
CAS号 | 7778-50-9 |
PubChem | 24502 |
ChemSpider | 22910 |
SMILES |
|
UN编号 | 3086 |
EINECS | 231-906-6 |
RTECS | HX7680000 |
性质 | |
化学式 | K2Cr2O7 |
摩尔质量 | 294.19 g·mol⁻¹ |
外观 | 橙红色晶体 |
密度 | 2.676 g/cm3 (固) |
熔点 | 398℃[1] |
沸点 | 500℃(分解) |
溶解性(水) | 4.9 g/100 ml (0 °C) |
结构 | |
晶体结构 | 三斜晶系 (α-变体,< 241.6 °C) |
配位几何 | Cr原子为四面体 |
热力学 | |
ΔfHm⦵298K | -2033 kJ/mol |
S⦵298K | 291,2 J.K−1.mol−1 |
危险性 | |
欧盟危险性符号 | |
警示术语 | R:R8-R21-R25-R34-R42/43 R45-R46-R60-R61-R48/23-R50/53 |
安全术语 | S:S53-S45-S60-S61 |
NFPA 704 | |
闪点 | 不可燃 |
相关物质 | |
其他阴离子 | 铬酸钾、钼酸钾 钨酸钾 |
其他阳离子 | 重铬酸铵、重铬酸钠 |
相关化学品 | 高锰酸钾 |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
重铬酸钾(英語:potassium dichromate;化学式:K2Cr2O7;此处“重”的普通话发音为:chóng)是一种有毒且有致癌性的强氧化剂,室温下为橙红色固体。它被国际癌症研究机构划归为第一类致癌物质,而且是强氧化剂,在实验室和工业中都有很广泛的应用。
酸性溶液中重铬酸根还原为铬(III)离子的半反應式为:
制备
由重铬酸钠与氯化钾混合以后通过重结晶分离得到纯品。[1][2]
物理性质
橙红色三斜晶系板状结晶体。有苦味及金属性味。密度2.676g/cm3。熔点398℃。稍溶于冷水,水溶液呈酸性,易溶于热水,不溶于乙醇。有剧毒。
水中溶解度:0℃,4.3;20℃,11.7;40℃,20.9;60℃,31.3;80℃,42.0;100℃,50.2
化学性质
重铬酸钾是一种强氧化剂,加热到241.6℃时三斜晶系转变为单斜晶系,强热约500℃时分解为三氧化二铬和铬酸钾。不吸湿潮解,不生成水合物(不同于重铬酸钠)。遇浓硫酸有红色针状晶体铬酸酐析出,对其加热则分解放出氧气,生成硫酸铬,使溶液的颜色由橙色变成绿色。
复分解反应
在重铬酸钾的溶液中加入Ba2+、Pb2+和Ag+时,形成相应的铬酸盐沉淀[2]:
- 2 Ba2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 BaCrO4↓ + 2H+
- 2 Pb2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 PbCrO4↓ + 2H+
- 4 Ag+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 Ag2CrO4↓ + 2H+
氧化反应
在酸性溶液中,重铬酸钾是强氧化剂,可以和许多还原性物质反应,自身被还原为Cr3+[2][3]:
- K2Cr2O7 + 6 KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 I2 + 7 H2O + 4 K2SO4
- K2Cr2O7 + 3 K2SO3 + 4 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 4 H2O
- K2Cr2O7 + H2SO4 + 3SO2 → K2SO4·Cr2(SO4)3 + H2O
- K2Cr2O7 + 3 H2S + 4 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3 S↓ + 7 H2O + K2SO4
- K2Cr2O7 + 3 NaNO2 + 4 H2SO4 → 3 NaNO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4 H2O
- K2Cr2O7 + 6 KBr + 7 H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 3 Br2 + 7 H2O
- 5 K2Cr2O7(浓) + 6 KI —煮沸→ 8 K2CrO4 + Cr2O3 + 3 I2
因此分析化学上,重铬酸钾被用来作氧化剂来测定铁的含量:
- K2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 7 H2SO4 → 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O
需要注意的是,重铬酸钾可以和热的浓盐酸反应,放出氯气:
- K2Cr2O7 + 14 HCl(浓) → 2 CrCl3 + 2 KCl + 3 Cl2↑ + 7 H2O
若鹽酸濃度較低,則可能生成橘紅色的氯鉻酸鉀 :
K2Cr2O7 + 2 HCl(較稀) → 2 KCrO3Cl + H2O
- K2Cr2O7 + S → Cr2O3 + K2SO4
- K2Cr2O7 + 2 C → Cr2O3 + K2CO3 + CO↑
在有机反应中,重铬酸钾-硫酸可以将伯醇氧化成醛,若继续反应,则醛进一步被氧化为羧酸。而叔醇的反应则是先被硫酸脱水,再被重铬酸钾氧化。苯酚等酚类也能被酸化的重铬酸钾氧化,如产生黄色的对苯醌。[4]
过氧化物的形成
重铬酸钾能和冷的过氧化氢反应,形成深藍色且不穩定的过氧化铬:
- Cr2O72- + 4 H2O2 + 2 H+ → 2 CrO5 + 5 H2O
铬酸根的形成
重铬酸钾在碱性条件下会转化为铬酸钾:
- K2Cr2O7 + 2 KOH → 2 K2CrO4 + H2O
和浓、热的氨水反应,冷却后得到复盐:
- K2Cr2O7 + 2 NH3·H2O(浓、热) —冷却→ 2 NH4KCrO4 + H2O[3]
和碳酸钾反应,也能形成铬酸钾:
- K2Cr2O7 + K2CO3 → 2 K2CrO4 + CO2↑
铬酰盐的形成
重铬酸钾在硫酸的作用下与其他物质反应可以形成铬酰盐,如:
- K2Cr2O7 + 2 CaF2 + 3 H2SO4(发烟) —Δ→ 2 CrO2F2 + 2 CaSO4 + K2SO4 + 3 H2O
- K2Cr2O7 + 4 KCl(适量) + 3 H2SO4(过量) —Δ→ 2 CrO2Cl2↑ + 3 K2SO4 + 3 H2O
应用
有机合成中,根据条件不同,重铬酸钾可将醇氧化为醛、羧酸或酮,同时颜色由橙红色变为铬离子的绿色。也可用于鉴别醛和酮。
在实验室用来配置铬酸洗液清洗玻璃器皿。酸化的重铬酸钾可将乙醇氧化并变色,以检验司机是否酒后驾驶。[5]
参考文献
- ^ 1.0 1.1 《无机化合物制备手册》.朱文祥 主编.化学工业出版社. P244.【VI-56】重铬酸钾(potassium dichromate).ISBN 7-5025-8537-0
- ^ 2.0 2.1 2.2 《无机化学》(第二版)下册.庞锡涛 主编.高等教育出版社. 二、铬(VI)的化合物. P397. 2.铬酸盐和重铬酸盐.ISBN 978-7-04-005387-6
- ^ 3.0 3.1 3.2 《无机化学反应方程式手册》.曹忠良 王珍云 编.湖南科学技术出版社.第十一章 铬分族.P282.【K2Cr2O7】
- ^ 《有机化学》第二版.谷亨杰 等.高等教育出版社.第八章 醇、酚、醚 消除反应. ISBN 978-7-04-008523-5
- ^ 呼氣酒測器如何測出我喝了多少酒呢?. 科学人杂志. 2004 [2013-03-10].
外部連結
- Potassium Dichromate at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- International Chemical Safety Card 1371
- National Pollutant Inventory – Chromium VI and compounds fact sheet
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
- IARC Monograph "Chromium and Chromium compounds"
- Gold refining article listing color change when testing metals with Schwerter's Solution