重鉻酸鉀
重鉻酸鉀 | |
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IUPAC名 Potassium dichromate(VI) | |
別名 | 二鉻酸鉀 |
識別 | |
CAS號 | 7778-50-9 |
PubChem | 24502 |
ChemSpider | 22910 |
SMILES |
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UN編號 | 3086 |
EINECS | 231-906-6 |
RTECS | HX7680000 |
性質 | |
化學式 | K2Cr2O7 |
摩爾質量 | 294.19 g·mol⁻¹ |
外觀 | 橙紅色晶體 |
密度 | 2.676 g/cm3 (固) |
熔點 | 398℃[1] |
沸點 | 500℃(分解) |
溶解性(水) | 4.9 g/100 ml (0 °C) |
結構 | |
晶體結構 | 三斜晶系 (α-變體,< 241.6 °C) |
配位幾何 | Cr原子為四面體 |
熱力學 | |
ΔfHm⦵298K | -2033 kJ/mol |
S⦵298K | 291,2 J.K−1.mol−1 |
危險性 | |
歐盟危險性符號 | |
警示術語 | R:R8-R21-R25-R34-R42/43 R45-R46-R60-R61-R48/23-R50/53 |
安全術語 | S:S53-S45-S60-S61 |
NFPA 704 | |
閃點 | 不可燃 |
相關物質 | |
其他陰離子 | 鉻酸鉀、鉬酸鉀 鎢酸鉀 |
其他陽離子 | 重鉻酸銨、重鉻酸鈉 |
相關化學品 | 過錳酸鉀 |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
酸性溶液中重鉻酸根還原為鉻(III)離子的半反應式為:
製備
[編輯]由重鉻酸鈉與氯化鉀混合以後通過重結晶分離得到純品。[1][3]
- K2Cr2O7 → 2 K+ + Cr
2O2−
7 - Cr
2O2−
7 + H2O ⇌ 2 CrO2−
4 + 2 H+
物理性質
[編輯]橙紅色三斜晶系板狀結晶體。有苦味及金屬性味。密度2.676g/cm3。熔點398℃。稍溶於冷水,水溶液呈酸性,易溶於熱水,不溶於乙醇。有劇毒。
水中溶解度:0℃,4.3;20℃,11.7;40℃,20.9;60℃,31.3;80℃,42.0;100℃,50.2
化學性質
[編輯]重鉻酸鉀是一種強氧化劑,加熱到241.6℃時三斜晶系轉變為單斜晶系,強熱約500℃時分解為三氧化二鉻和鉻酸鉀。不吸濕潮解,不生成水合物(不同於重鉻酸鈉)。遇濃硫酸有紅色針狀晶體鉻酸酐析出,對其加熱則分解放出氧氣,生成硫酸鉻,使溶液的顏色由橙色變成綠色。
複分解反應
[編輯]在重鉻酸鉀的溶液中加入Ba2+、Pb2+和Ag+時,形成相應的鉻酸鹽沉澱[3]:
- 2 Ba2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 BaCrO4↓ + 2H+
- 2 Pb2+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 PbCrO4↓ + 2H+
- 4 Ag+ + Cr2O72- + H2O ⇌ 2 Ag2CrO4↓ + 2H+
氧化反應
[編輯]在酸性溶液中,重鉻酸鉀是強氧化劑,可以和許多還原性物質反應,自身被還原為Cr3+[3][4]:
- 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(濃) + 6 KI —煮沸→ 8 K2CrO4 + Cr2O3 + 3 I2
因此分析化學上,重鉻酸鉀被用來作氧化劑來測定鐵的含量:
- K2Cr2O7 + 6 FeSO4 + 7 H2SO4 → 3 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7 H2O
需要注意的是,重鉻酸鉀可以和熱的濃鹽酸反應,放出氯氣:
- K2Cr2O7 + 14 HCl(濃) → 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↑
在有機反應中,重鉻酸鉀-硫酸可以將伯醇氧化成醛,若繼續反應,則醛進一步被氧化為羧酸。而叔醇的反應則是先被硫酸脫水,再被重鉻酸鉀氧化。苯酚等酚類也能被酸化的重鉻酸鉀氧化,如產生黃色的對苯醌。[5]
過氧化物的形成
[編輯]重鉻酸鉀能和冷的過氧化氫反應,形成深藍色且不穩定的過氧化鉻:
- Cr2O72- + 4 H2O2 + 2 H+ → 2 CrO5 + 5 H2O
鉻酸根的形成
[編輯]重鉻酸鉀在鹼性條件下會轉化為鉻酸鉀:
- K2Cr2O7 + 2 KOH → 2 K2CrO4 + H2O
和濃、熱的氨水反應,冷卻後得到復鹽:
- K2Cr2O7 + 2 NH3·H2O(濃、熱) —冷卻→ 2 NH4KCrO4 + H2O[4]
和碳酸鉀反應,也能形成鉻酸鉀:
- K2Cr2O7 + K2CO3 → 2 K2CrO4 + CO2↑
鉻酰鹽的形成
[編輯]重鉻酸鉀在硫酸的作用下與其他物質反應可以形成鉻酰鹽,如:
- K2Cr2O7 + 2 CaF2 + 3 H2SO4(發煙) —Δ→ 2 CrO2F2 + 2 CaSO4 + K2SO4 + 3 H2O
- K2Cr2O7 + 4 KCl(適量) + 3 H2SO4(過量) —Δ→ 2 CrO2Cl2↑ + 3 K2SO4 + 3 H2O
應用
[編輯]有機合成中,根據條件不同,重鉻酸鉀可將醇氧化為醛、羧酸或酮,同時顏色由橙紅色變為鉻離子的綠色。也可用於鑑別醛和酮。
在實驗室用來配置鉻酸洗液清洗玻璃器皿。酸化的重鉻酸鉀可將乙醇氧化並變色,以檢驗司機是否酒後駕駛。[6]
參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 《無機化合物製備手冊》.朱文祥 主編.化學工業出版社. P244.【VI-56】重鉻酸鉀(potassium dichromate).ISBN 7-5025-8537-0
- ^ 黃冠. 同德高中國中教育會考考前大特搜 (PDF) (PDF). [2024-01-16]. (原始內容存檔 (PDF)於2024-01-16) (中文(臺灣)).
- ^ 3.0 3.1 3.2 《無機化學》(第二版)下冊.龐錫濤 主編.高等教育出版社. 二、鉻(VI)的化合物. P397. 2.鉻酸鹽和重鉻酸鹽.ISBN 978-7-04-005387-6
- ^ 4.0 4.1 4.2 《無機化學反應方程式手冊》.曹忠良 王珍雲 編.湖南科學技術出版社.第十一章 鉻分族.P282.【K2Cr2O7】
- ^ 《有機化學》第二版.谷亨傑 等.高等教育出版社.第八章 醇、酚、醚 消除反應. ISBN 978-7-04-008523-5
- ^ 呼氣酒測器如何測出我喝了多少酒呢?. 科學人雜誌. 2004 [2013-03-10]. (原始內容存檔於2016-03-04).
外部連結
[編輯]- Potassium Dichromate (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- International Chemical Safety Card 1371 (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- National Pollutant Inventory – Chromium VI and compounds fact sheet
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- IARC Monograph "Chromium and Chromium compounds"
- Gold refining article listing color change when testing metals with Schwerter's Solution (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)