實驗十三 重鉻酸鉀的制備 固體堿熔氧化法

1、實驗十三實驗十三 重鉻酸鉀的制備重鉻酸鉀的制備 固體堿熔氧化法 實驗目的實驗目的 1.1.學習固體堿熔氧化法從鉻鐵礦粉制備重鉻學習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。學習熔融、酸鉀的基本原理和操作方法。學習熔融、浸取。浸取。2.2.鞏固過濾、結(jié)晶和重結(jié)晶等基本操作。鞏固過濾、結(jié)晶和重結(jié)晶等基本操作。3.3.運用容量分析方法測定產(chǎn)品含量。運用容量分析方法測定產(chǎn)品含量。 實驗原理實驗原理 經(jīng)過精選后的鉻鐵礦的主要經(jīng)過精選后的鉻鐵礦的主要成分是亞鉻酸鐵成分是亞鉻酸鐵Fe(CrOFe(CrO2 2) )2 2或或FeOFeOCrCr2 2O O3 3,其中含其中含CrCr2 2O

2、 O3 3為為35%35%45%45%。除鐵外，還有。除鐵外，還有硅、鋁等雜質(zhì)。由鉻鐵礦精粉制備重鉻硅、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酸鉀的第一步是將有效成分CrCr2 2O O3 3由礦石由礦石中提取出來。中提取出來。 根據(jù)根據(jù)Cr()Cr()氧化成氧化成Cr(),Cr(),從而將從而將難溶于水的難溶于水的CrCr2 2O O3 3氧化成易溶于水的鉻酸鹽。氧化成易溶于水的鉻酸鹽。其具體反應過程是將鉻鐵礦與堿混合，在空其具體反應過程是將鉻鐵礦與堿混合，在空氣中用氧氣或與其它強氧化劑，例如氯酸鉀氣中用氧氣或與其它強氧化劑，例如氯酸鉀加熱熔融，能生成可溶性的六價鉻酸鹽。加熱

3、熔融，能生成可溶性的六價鉻酸鹽。4FeOCr2O3+8Na2CO3+7O2 = Na2CrO4+2Fe2O3+ 8CO2 在實驗室中，為降低熔點，使上在實驗室中，為降低熔點，使上述反應能在較低的溫度下進行，可加入述反應能在較低的溫度下進行，可加入固體氫氧化鈉做助熔劑，并以氯酸鉀代固體氫氧化鈉做助熔劑，并以氯酸鉀代替氧氣加速氧化，其反應為替氧氣加速氧化，其反應為: : 6 FeOCr 6 FeOCr2 2O O3 3+12 Na+12 Na2 2COCO3 3+7KClO+7KClO3 3 = 12 Na12 Na2 2CrOCrO4 4+3 Fe+3 Fe2 2O O3 3+7KCl+12 C

4、O+7KCl+12 CO2 2 6FeOCr 6FeOCr2 2O O3 3+24NaOH+7KClO+24NaOH+7KClO3 3 = 12Na12Na2 2CrOCrO4 4+3Fe+3Fe2 2O O3 3+7KCl+12H+7KCl+12H2 2O O 同時，三氧化二鋁、三氧化二鐵和二氧化硅同時，三氧化二鋁、三氧化二鐵和二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳目扇苄喳}：轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳目扇苄喳}：AlAl2 2O O3 3+Na+Na2 2COCO3 32NaAlO2NaAlO2 2+CO+CO2 2FeFe2 2O O3 3+Na+Na2 2COCO3 32NaFeO2NaFeO2 2+CO+CO2 2Si

5、OSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 用水浸取熔體，鐵（用水浸取熔體，鐵（）酸鈉強烈水解，氫）酸鈉強烈水解，氫氧化鐵沉淀與其它不溶性雜質(zhì)（如三氧化二鐵、氧化鐵沉淀與其它不溶性雜質(zhì)（如三氧化二鐵、 未反應的鉻鐵礦等）一起成為殘渣；而未反應的鉻鐵礦等）一起成為殘渣；而鉻酸鈉、偏鋁酸鈉、硅酸鈉則進入溶液。鉻酸鈉、偏鋁酸鈉、硅酸鈉則進入溶液。吸濾后，棄去殘渣，將濾液的吸濾后，棄去殘渣，將濾液的pHpH調(diào)到調(diào)到7 78 8，促使偏鋁酸鈉、硅酸鈉水解生成沉淀，促使偏鋁酸鈉、硅酸鈉水解生成沉淀，與鉻酸鈉分開：與鉻酸鈉分開： NaAlO NaAlO2

6、 2+2H+2H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3+NaOH+NaOH Na Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3+2NaOH+2NaOH 過濾后，將含有鉻酸鈉的濾液酸化，使過濾后，將含有鉻酸鈉的濾液酸化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橹劂t酸鈉：其轉(zhuǎn)變?yōu)橹劂t酸鈉： 2CrO 2CrO4 4 2-2-+2H+2H+ +CrCr2 2O O7 7 2-2-+H+H2 2O O 重鉻酸鉀則由重鉻酸鈉與氯化鉀進行重鉻酸鉀則由重鉻酸鈉與氯化鉀進行復分解反應制得復分解反應制得: : Na Na2 2CrCr2 2O O7 7+2KCl+2KClK K2 2CrCr2 2O

7、 O7 7+2NaCl+2NaCl 基本操作基本操作 固體的溶解、過濾、結(jié)晶。移液管、容量瓶的使用。 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1 1、氧化焙燒、氧化焙燒 稱取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34次加入坩堝中并不斷攪拌。加完礦粉后，用煤氣燈強熱，灼燒3035min，稍冷幾分鐘，將坩堝置于冷水中驟冷一下，以便浸取。2 2、熔塊提取、熔塊提取 用少量去離子水于坩堝中加用少量去離子水于坩堝中加熱至沸，將溶液傾入熱至沸，將溶液傾入100mL100mL燒杯中，再往燒杯中，再往坩堝中加水，加熱至沸，如此坩堝中加水，加熱至沸，如此3 3

8、4 4次，即次，即可取熔塊，將全部熔塊與溶液一起在燒杯可取熔塊，將全部熔塊與溶液一起在燒杯中煮沸中煮沸15min15min，不斷攪拌，稍冷后抽濾，不斷攪拌，稍冷后抽濾，殘渣用殘渣用10mL10mL去離子水洗滌，控制溶液與洗去離子水洗滌，控制溶液與洗滌液總體積為滌液總體積為40mL40mL左右，吸濾，棄去殘渣。左右，吸濾，棄去殘渣。3 3、中和除鋁、硅、中和除鋁、硅 將濾液用將濾液用3molL3molL-1-1硫酸調(diào)節(jié)硫酸調(diào)節(jié)pHpH為為7 78 8，加熱煮沸，加熱煮沸3min3min后，趁熱過濾，后，趁熱過濾，殘渣用少量去離子水洗滌后棄去。殘渣用少量去離子水洗滌后棄去。 NaAlO NaAlO

9、2 2+2H+2H2 2O OAl(OH)Al(OH)3 3+NaOH+NaOH Na Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3+2NaOH+2NaOH4 4、酸化和復分解結(jié)晶、酸化和復分解結(jié)晶 將濾液轉(zhuǎn)移至將濾液轉(zhuǎn)移至100mL100mL蒸發(fā)皿中，用蒸發(fā)皿中，用6 6 molLmolL-1-1硫酸調(diào)硫酸調(diào)pHpH至強酸性（注意溶液顏色的至強酸性（注意溶液顏色的變化）。再加變化）。再加1g1g氯化鉀，在水浴上濃縮至表面氯化鉀，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，可按體（若需提純，可按K K2 2CrCr2 2O O7 7H H2 2O O1 1