實(shí)驗(yàn)十三 重鉻酸鉀的制備 固體堿熔氧化法

實(shí)驗(yàn)十三重鉻酸鉀的制備

——固體堿熔氧化法[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1.學(xué)習(xí)固體堿熔氧化法從鉻鐵礦粉制備重鉻酸鉀的基本原理和操作方法。學(xué)習(xí)熔融、浸取。2.鞏固過(guò)濾、結(jié)晶和重結(jié)晶等基本操作。3.運(yùn)用容量分析方法測(cè)定產(chǎn)品含量。[實(shí)驗(yàn)原理]

經(jīng)過(guò)精選后的鉻鐵礦的主要成分是亞鉻酸鐵[Fe(CrO2)2或FeO·Cr2O3],其中含Cr2O3為35%～45%。除鐵外，還有硅、鋁等雜質(zhì)。由鉻鐵礦精粉制備重鉻酸鉀的第一步是將有效成分Cr2O3由礦石中提取出來(lái)。根據(jù)Cr(Ⅲ)氧化成Cr(Ⅵ),從而將難溶于水的Cr2O3氧化成易溶于水的鉻酸鹽。其具體反應(yīng)過(guò)程是將鉻鐵礦與堿混合，在空氣中用氧氣或與其它強(qiáng)氧化劑，例如氯酸鉀加熱熔融，能生成可溶性的六價(jià)鉻酸鹽。4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2=

Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑在實(shí)驗(yàn)室中，為降低熔點(diǎn)，使上述反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，可加入固體氫氧化鈉做助熔劑，并以氯酸鉀代替氧氣加速氧化，其反應(yīng)為:6FeO·Cr2O3+12Na2CO3+7KClO3=

12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12CO2↑6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO3=

12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O同時(shí)，三氧化二鋁、三氧化二鐵和二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的可溶性鹽：Al2O3+Na2CO3＝2NaAlO2+CO2↑Fe2O3+Na2CO3＝2NaFeO2+CO2↑SiO2+Na2CO3＝Na2SiO3+CO2↑

用水浸取熔體，鐵（Ⅲ）酸鈉強(qiáng)烈水解，氫氧化鐵沉淀與其它不溶性雜質(zhì)（如三氧化二鐵、未反應(yīng)的鉻鐵礦等）一起成為殘?jiān)?；而鉻酸鈉、偏鋁酸鈉、硅酸鈉則進(jìn)入溶液。吸濾后，棄去殘?jiān)?，將濾液的pH調(diào)到7～8，促使偏鋁酸鈉、硅酸鈉水解生成沉淀，與鉻酸鈉分開(kāi)：NaAlO2+2H2O＝Al(OH)3↓+NaOH

Na2SiO3+2H2O＝H2SiO3↓+2NaOH過(guò)濾后，將含有鉻酸鈉的濾液酸化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橹劂t酸鈉：2CrO42-+2H+＝Cr2O72-+H2O

重鉻酸鉀則由重鉻酸鈉與氯化鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制得:Na2Cr2O7+2KCl＝K2Cr2O7+2NaCl[基本操作]固體的溶解、過(guò)濾、結(jié)晶。移液管、容量瓶的使用。[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容]1、氧化焙燒稱(chēng)取6g鉻鐵礦粉與4g氯酸鉀在研體中混合均勻，取碳酸鈉和氫氧化鈉各4.5g于鐵坩堝中混勻后，先用小火熔融，再將礦粉分3～4次加入坩堝中并不斷攪拌。加完礦粉后，用煤氣燈強(qiáng)熱，灼燒30～35min，稍冷幾分鐘，將坩堝置于冷水中驟冷一下，以便浸取。2、熔塊提取用少量去離子水于坩堝中加熱至沸，將溶液傾入100mL燒杯中，再往坩堝中加水，加熱至沸，如此3～4次，即可取熔塊，將全部熔塊與溶液一起在燒杯中煮沸15min，不斷攪拌，稍冷后抽濾，殘?jiān)?0mL去離子水洗滌，控制溶液與洗滌液總體積為40mL左右，吸濾，棄去殘?jiān)?、中和除鋁、硅將濾液用3mol·L-1硫酸調(diào)節(jié)pH為7～8，加熱煮沸3min后，趁熱過(guò)濾，殘?jiān)蒙倭咳ルx子水洗滌后棄去。NaAlO2+2H2O＝Al(OH)3↓+NaOH

Na2SiO3+2H2O＝H2SiO3↓+2NaOH4、酸化和復(fù)分解結(jié)晶將濾液轉(zhuǎn)移至100mL蒸發(fā)皿中，用6mol·L-1硫酸調(diào)pH至強(qiáng)酸性（注意溶液顏色的變化）。再加1g氯化鉀，在水浴上濃縮至表面有晶膜為止。冷卻結(jié)晶，抽濾，得重鉻酸鉀晶體（若需提純，可按K2Cr2O7︰H2O＝