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重鉻酸鉀

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重鉻酸鉀
IUPAC名
Potassium dichromate(VI)
別名 二鉻酸鉀
識別
CAS號 7778-50-9  checkY
PubChem 24502
ChemSpider 22910
SMILES
 
  • [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O
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 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
ΔfHm298K -2033 kJ/mol
S298K 291,2 J.K−1.mol−1
危險性
歐盟危險性符號
有毒有毒 T
氧化性氧化性 O
危害環境危害環境N
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
0
3
1
OX
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。

ㄔㄨㄥˊ鉻酸鉀(英語:potassium dichromate)又名二鉻酸鉀[2],是一種有且有致癌性的強氧化劑化學式為K2Cr2O7,在室溫下為橙紅色固體。它被國際癌症研究機構劃歸為第一類致癌物質,而且是強氧化劑,在實驗室和工業中都有很廣泛的應用。

酸性溶液中重鉻酸根還原為鉻(III)離子的半反應式為:

製備

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重鉻酸鈉氯化鉀混合以後通過重結晶分離得到純品。[1][3]

K2Cr2O7 → 2 K+ + Cr
2
O2−
7
Cr
2
O2−
7
+ H2O ⇌ 2 CrO2−
4
+ 2 H+

物理性質

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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

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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

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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

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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

在高溫下,重鉻酸鉀可以被等單質還原:[4]

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,若繼續反應,則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

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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

該化合物可以被乙醚異戊醇萃取。

鉻酸根的形成

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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

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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

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有機合成中,根據條件不同,重鉻酸鉀可將氧化為羧酸,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

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  1. ^ 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
  2. ^ 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. ^ 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. ^ 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
  5. ^ 《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
  6. ^ 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

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參見

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