重铬酸钾

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重铬酸钾(英文名称:potassiumdichromate),俗称红矾钾,是一种有毒且有致癌性的强氧化剂,化学式为K2Cr2O7,摩尔质量为294.2g/mol,密度为2.7g/cm。橙色至红色三斜板状结晶体,有苦味及金属性味。能溶于水,不溶于乙醇。重铬酸钾为强氧化剂,与还原剂、有机物、易燃物(如硫、磷或金属粉等)混合可形成爆炸性混合物。有水时重铬酸钾与硫化钠混合能引起自燃,还可以与硝酸盐、氯酸盐...

重铬酸钾(英文名称:potassium dichromate),俗称红矾钾,是一种有毒且有致癌性的强氧化剂,化学式为K2Cr2O7,摩尔质量为294.2g/mol,密度为2.7g/cm。橙色至红色三斜板状结晶体,有苦味及金属性味。能溶于水,不溶于乙醇。重铬酸钾为强氧化剂,与还原剂、有机物、易燃物(如硫、磷或金属粉等)混合可形成爆炸性混合物。有水时重铬酸钾与硫化钠混合能引起自燃,还可以与硝酸盐、氯酸盐等接触产生剧烈反应。

重铬酸钾理化性质

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物理性质

重铬酸钾为橙色至红色三斜板状结晶体,有苦味及金属性味。能溶于水,20℃时在水中的溶解度为12g/100mL(适度溶解),不溶于乙醇。其密度为2.7g/cm,熔点为398℃,500℃时分解。

化学性质

重铬酸钾为强氧化剂,与有机物接触、摩擦或撞击易引起燃烧,甚至有爆炸的可能,与还原剂反应生成三价铬离子。当加热到241.6℃时转为单斜晶系,加强热约500℃时即开始分解为三氧化铬和铬酸钾。重铬酸钾与浓硫酸反应有红色针状铬酐晶体析出,进一步加热则分解放出氧气,溶液颜色逐渐由橙色变成绿色,生成硫酸铬。当在盐酸中加热时则产生氯气。与还原剂、有机物、易燃物(如硫、磷或金属粉等)混合可形成爆炸性混合物。有水时与硫化钠混合能引起自燃。与硝酸盐、氯酸盐等接触产生剧烈反应。具有较强的腐蚀性。

加热分解

重铬酸钾加热到241.6℃时转为单斜晶系,加强热约500℃时即开始分解为三氧化铬和铬酸钾。

与金属离子反应

重铬酸钾在酸性条件下,会将二价铁氧化为三价铁。

重铬酸钾与银离子在中性或酸性溶液中作用,会生成暗红色重铬酸银沉淀,加水煮沸后会生成更难溶解的砖红色铬酸银沉淀。总的反应离子方程式如下:

与酸反应

重铬酸钾与浓硫酸反应有红色针状铬酐晶体析出,进一步加热则分解放出氧气,溶液颜色逐渐由橙色变成绿色,生成硫酸铬。与浓盐酸反应会有氯气生成。

与有机物质反应

重铬酸钾与乙醇反应会有乙酸生成。

应用领域

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化工领域

重铬酸钾主要用作生产铬盐中下游产品如三氧化二铬、铬钾矾等,还是用于制造其他化学试剂的主要氧化剂。三氧化二铬由重铬酸钾与硫共热后,并用水溶去硫酸钾而制得,具有磁性,用来作油漆、陶瓷等的颜料;也可作有机合成的催化剂。

分析测定领域

重铬酸钾可以用于分析测定领域,如水中COD的测定、土壤中有机质的测定。重铬酸钾可作为基准物质直接配制标准溶液,其标准溶液稳定可以长期保存,使用时无需重新标定。并且反应速度较快,选择性高。虽然K2Cr2O7本身显橙色,但颜色不深,并且它的还原产物Cr是绿色的,对橙色有遮盖作用,所以需要外加指示剂,如二苯胺硝酸钠、邻苯胺基苯甲酸。重铬酸钾在酸性介质中有相当强的氧化能力,其半反应如下:

水中COD的测定

在环境监测中,常用重铬酸钾测定工业污水中水的污染程度,与高锰酸钾互为补充,作为评价水质的重要指标。用重铬酸钾测定水中化学耗氧量以CODcr表示。在H2SO4酸化水样后,加入HgSO4消除水中Cl的干扰,以Ag2SO4作催化剂,加入过量K2Cr2O7标准溶液与水样中的还原性物质反应,加热回流。剩余的K2Cr2O7用Fe标准溶液返滴,用邻菲罗林作为指示剂根据所用的K2Cr2O7,和Fe标准溶液的浓度和体积可求出CODcr。此法虽然可以测定工业废水及严重污染水样中的COD含量,但在测定过程中,又会引入Cr、Hg等有害物质对环境造成污染。

土壤中有机质的测定

土壤中有机质含量是土壤肥力的重要标志,其含量一般在2.5%以下。测定土壤中有机质含量时,常用K2Cr2O7法,主要步骤如下:在加热的条件下,先用一定的已知过量的K2Cr2O7-H2SO4溶液氧化土壤有机质中的碳。剩余的K2Cr2O7标准溶液用Fe标准溶液回滴。由氧化有机碳消耗的K2Cr2O7,标准溶液及Fe标准溶液的浓度和体积,可计算土壤中有机质的含量。

摄像

重铬酸钾可以用于摄影中。低浓度的重铬酸钾溶液可用作增感凝胶,在黑白负片的铬加厚法中用作加厚剂。在以往冲洗彩色感光材料中,重铬酸钾可漂去黑色银影,漂浴之后胶膜变得坚固,原密度大的部位,坚膜越明显。重铬酸钾还是用作彩色底片平均减薄和皮转冲洗显影的溶银剂、与明胶配制感光液和用作清洗器皿等的清洁液。

印刷

重铬酸钾可以用于照相凹版印刷。(影写版)利用照相的原理用重铬酸钾溶液感光胶纸和网线版贴合曝光,将铜版腐蚀,由于制版和印刷费用高,一般适合大批量印刷。

防腐涂料

长期以来,人们一直采用多种技术对金属加以保护,防止腐蚀的发生。传统金属防护的法有使用缓蚀剂、电镀惰性或能够形成致密氧化膜的金属、阴极保护、涂敷防腐涂料(油漆)等。阴极保护只能应用于特定环境涂敷防腐涂料(油漆),是最为常见的方法,为提高防腐效果,通常在涂料(油漆)中加入重属氧化性盐(如重铬酸钾)或片状阻隔性材料。

其他

还可以用作医药氧化剂、火柴头氧化剂、香料氧化剂、玻璃着色剂、无机颜料、钢材钝化、电焊条等;另外,由于酸化的重铬酸钾溶液可以将乙醇氧化并迅速变成灰绿色溶液,此法可初步检验司机是否“酒后驾驶”(呼吸中携带有酒精成分)。

重铬酸钾的毒性

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中毒机理

重铬酸钾为6价铬,是强氧化剂,其毒性比三价铬大100倍。铬在体内可影响氧化还原、水解过程,干扰酶系统,在红细胞内使谷胱甘肽还原酶活性受到抑制,并出现高铁血红蛋白。高浓度时具有明显的局部刺激作用和腐蚀作用,低浓度时是致敏物质,使接触者产生类似哮喘的发作。人口服重铬酸钾致死量约为3g,吸入0.045-0.59mg/m可出现胃及十二指肠溃疡及肝肿大。重铬酸钾对皮肤有强烈刺激作用,可引起炎症和溃疡,愈后留下疤痕。铬盐可经呼吸道、胃肠道和皮肤进入机体。在血浆内的铬数天内进入各器官,从器官组织内清除较慢,主要经肾排出,少量经粪便排出。长期吸入重铬酸钾粉尘引起局限性肺气肿和肺水肿、肺泡出血、局灶性肺炎,肝和肾出现结缔组织增殖、淋巴细胞浸润。每日以0.1g长期经口给兔,可引起糖尿。

中毒表现

急性影响

吸入粉尘或烟雾引起呼吸道刺激症状,可能引起过敏性哮喘。口服能刺激和腐蚀消化道,引起恶心、频繁呕吐、腹痛、腹泻、血便以致脱水,同时有头痛、头晕、烦躁不安、呼吸急促、口唇指甲紫绀[gàn]、脉速、血压下降、四肢皮肤发凉、肌肉痉挛、尿少或无尿等急性肾功能衰竭表现,如不及时抢救,很快陷入休克、昏迷

慢性影响

皮肤损害有接触性皮炎和湿疹,多发生于手背、腕、前臂等露出部位,夏季多见;皮肤溃疡多发生在手指或手背上,溃疡可深到骨骼,一般无疼痛、愈合缓慢,称铬疮。粘膜损害主要是鼻粘膜,可发生溃疡和鼻中隔穿孔。在初期可出现卡他性鼻炎、鼻塞、喷嚏、流涕等,自觉烧灼感。

处理

经口中毒者应立即用温水、亚硫酸钠或硫代硫酸钠溶液洗胃,然后用硫酸镁导泻。为了保护消化道粘膜可口服牛奶、蛋白水或氢氧化铝凝胶。经皮肤中毒及时清除污染,如出现高铁血红蛋白血症,可用美蓝治疗。急性中毒其它症状及皮炎、湿疹作对症治疗。然后立即就医。皮肤和粘膜溃疡,表浅者先用硫代硫酸钠溶液清洗,然后涂硫代硫酸钠软膏,或依地酸二钠钙软膏;溃疡较深时用硫代硫酸钠溶液局部湿敷,以助铬化物还原,然后再以软膏治疗。然后立即就医。

制备方法

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自然来源

经过精选后的铬铁矿的主要成分是亚铬酸铁[Fe(CrO2)2或FeO·Cr2O3],其中含Cr2O3为35%~45%。除铁外,还有硅、铝等杂质。由铬铁矿精粉制备重铬酸钾的第一步是将有效成分Cr2O3矿石中提取出来。根据Cr(Ⅲ)的还原性质,通常选择在强碱性条件下用强氧化剂将Cr(Ⅲ)氧化成Cr(V),从而将难溶于水的Cr2O3氧化成易溶于水的铬酸盐。具体反应过程是,将铬铁矿粉与碱混合,在空气中用氧气或与其他强氧化剂,例如KCIO3加热熔融,能生成可溶性的六价铬酸盐。除杂过滤后,将含有铬酸钠的滤液酸化,使其转变为重铬酸钠。重铬酸钾则由重铬酸钠与KCI进行复分解反应制得。

复分解法

将重铬酸钠溶液与氯化钾进行复分解反应而制得重铬酸钾。其反应式如下:

碳酸钾硝酸钾硫酸法

硝酸钾、三氧化二铬和碳酸钾共热制得。硝酸钾、碳酸钾和三氧化二铬均按要求的配比混合,然后将混合物加热数小时,冷却到室温,用热水萃取。将溶液过滤,滤液用浓硫酸酸化,并将溶液一直加热到结晶出现。冷却后,重铬酸钾晶体析出。随即离心分离,为进一步提纯,结晶物在100℃至0℃间用水重结晶,然后在150~155℃下真空干燥为成品。

安全事宜

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安全标识

GHS危险声明:H272 (92.13%):可能加剧火势;氧化剂 [危险氧化性液体;氧化性固体]H301 (98.76%):吞咽有毒[危险,急性毒性,口服]H312 (90.89%):皮肤接触有害[警告急性毒性,经皮]H314 (100%):造成严重皮肤烧伤和眼睛损伤 [危险皮肤腐蚀/刺激]H317 (98.76%):可能引起皮肤过敏反应 [警告皮肤过敏]H318 (30.02%):造成严重眼损伤 [危险严重眼损伤/眼刺激]H330 (100%):吸入致命[危险,急性毒性,吸入]H334 (100%):吸入可能导致过敏或哮喘症状或呼吸困难 [危险致敏,呼吸道]H340(100%):可能导致遗传缺陷[危险生殖细胞致突变性]H350(100%):可能致癌【危险致癌性】H360 (81.99%):可能损害生育能力或未出生的孩子[危险生殖毒性]H360FD (18.01%):可能损害生育能力;可能会伤害未出生的孩子 [危险生殖毒性]H372 (100%):通过长期或重复接触对器官造成损害 [危险特定靶器官毒性,重复接触]H373 (15.73%):长期或重复接触可能对器官造成损害[警告特定靶器官毒性,重复接触]H400 (97.72%):对水生生物毒性极大 [警告对水生环境有害,急性危害]H410 (100%):对水生生物毒性极大,并具有长期持续影响 [警告对水生环境有害,长期危害]

泄露与消防

隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。勿使泄漏物与还原剂、有机物、易燃物或金属粉末接触。小量泄漏:用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中,也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放废水系统。大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。灭火方法:采用雾状水、砂土等灭火。

包装贮运

包装上应有明显的“氧化剂”和“有毒品“标志。贮存于干燥、通风的库房中。容器必须密封,防止受潮,勿受水湿、雨淋。不可与有机物、易燃物、还原剂、强酸等共储混运。

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词条目录
  1. 重铬酸钾理化性质
  2. 物理性质
  3. 化学性质
  4. 加热分解
  5. 与金属离子反应
  6. 与酸反应
  7. 与有机物质反应
  8. 应用领域
  9. 化工领域
  10. 分析测定领域
  11. 水中COD的测定
  12. 土壤中有机质的测定
  13. 摄像
  14. 印刷
  15. 防腐涂料
  16. 其他
  17. 重铬酸钾的毒性
  18. 中毒机理
  19. 中毒表现
  20. 急性影响
  21. 慢性影响
  22. 处理
  23. 制备方法
  24. 自然来源
  25. 复分解法
  26. 碳酸钾硝酸钾硫酸法
  27. 安全事宜
  28. 安全标识
  29. 泄露与消防
  30. 包装贮运

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