黃海金，羅 敏

(上饒師范學院 化學化工學院，江西 上饒 334001)

經(jīng)過篩選的鉻鐵礦的成分主要是亞鉻酸鐵［Fe(CrO2)2］，其中含Cr2O3為35%—45%，在實驗室中三氧化二鉻比鉻鐵礦易得，根據(jù)化學實驗的原理和方法，以三氧化二鉻來替代鉻鐵礦，對無機化學實驗教材［1］中固體堿熔氧化法制備重鉻酸鉀的實驗條件和方法進行了探究，應用于教學，收到良好效果。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

Cr2O3不易溶于水，在強堿性熔融條件下易被氧化，生成能溶于水的六價鉻酸鹽。

在實驗室中為了使反應能夠在合適的溫度下迅速進行，以固體氫氧化鈉和碳酸鈉混合物為堿性熔融條件，并用氯酸鉀替代氧氣加速氧化，其反應為:

氫氧化鈉作為強堿，又是助熔劑，也可以單獨使用:

用水浸取熔體，過濾，棄去濾渣，將濾液酸化，鉻酸鈉轉(zhuǎn)化為重鉻酸鈉:

由于重鉻酸鉀溶解度比重鉻酸鈉小，故Na2Cr2O7與KCl發(fā)生復分解反應制得重鉻酸鉀［1］:

1.2 主要儀器與試劑

循環(huán)水式多用真空泵(鞏義市考義合眾儀器供應站，SHZ—IIIB)、電子天平(梅特勒—托利多儀器有限公司，AL104)。

氫氧化鈉(AR，上海試四赫維化工有限公司)、氯酸鉀(AR，南匯彭鎮(zhèn)公社管房化工廠)、三氧化二鉻(CP，天津市化學試劑三廠)、無水碳酸鈉(AR，上海虹光化工廠有限公司)、氯化鉀(AR，西隴化工股份有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 K2Cr2O7的制備

按一定配比稱取Cr2O3(3g)與KClO3，在研缽中混合均勻，分別以Na2CO3(4.5g)、NaOH(4.5g)、Na2CO3(4.5g)與NaOH(4.5g)的混合物作為熔劑，置于鐵坩堝中混合均勻后，先用小火熔化，再將Cr2O3與KClO3混合物分3－4次加入坩堝中并不斷攪拌，加完后，加強熱灼燒30－35分鐘，直至熔塊變紅，稍冷幾分鐘。加入少量的蒸餾水于鐵坩堝中加熱，直至沸騰，然后將溶液倒入100mL燒杯中，重復操作3－4次，取出熔塊，將熔塊與溶液一起放在燒杯中煮沸，不斷地進行攪拌，稍冷卻后再抽濾，并用少量的蒸餾水洗滌(殘渣棄去)，將所得的濾液倒入100mL蒸發(fā)皿中。

濾液先用3mol/L H2SO4調(diào)節(jié)PH至酸性(PH＜5)［2］，再加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮至表面有晶膜為止。自然冷卻結(jié)晶，抽濾，得重鉻酸鉀晶體。

1.3.2 產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的測定

準確稱取試樣2.5g溶于250mL容量瓶中，用移液管移取25.00ml溶液于250mL碘量瓶中，再加7mL 3mol/L H2SO4和2g KI，置于暗處5分鐘，然后加入100mL蒸餾水，用0.1mol/L Na2S2O3標準溶液滴定至溶液變?yōu)辄S綠色，再加入1mL淀粉溶液做指示劑，繼續(xù)滴定至藍色消失并呈亮綠色為止。根據(jù)Na2S2O3標準溶液的濃度和使用量計算產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率［1，3］。有關數(shù)據(jù)如下:

表1 NaOH為堿熔性條件的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率

表2 Na2CO3為堿熔性條件的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率

表3 NaOH和Na2CO3為堿熔性條件的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率

2 結(jié)果與討論

由表1、2中數(shù)據(jù)可以看出，在單獨以NaOH和Na2CO3為堿熔性條件，n(Cr2O3):n(KClO3)為1:2.5的配比的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率最高，分別達到76.74%，71.70%。其可能原因為:前者NaOH固體熔點低，反應進行比較慢，KClO3分解產(chǎn)生的O2有很多逸出，所以KClO3要一定的過量，當過量太多時，O2產(chǎn)生量大且比較劇烈，會使反應物沖出不利于反應;而Na2CO3固體熔點高，只能在酒精噴燈下加熱，在反應過程中溫度高，CO2、O2逸出的速率較快，也不利于反應進行，KClO3的用量過大，CO2、O2放出過快會將反應物沖出，同樣不利于反應進行。

表3數(shù)據(jù)表明，在NaOH和Na2CO3為堿熔性條件下，以n(Cr2O3):n(KClO3)為1:1.5的配比的轉(zhuǎn)化率為83.18%最高。其可能原因是:由于有NaOH作助熔劑，反應溫度比較適合，在需要較少KClO3量時，就達到最佳轉(zhuǎn)化。

3 結(jié)論

從實驗結(jié)果分析中可知，增加KClO3的量，能提高Cr2O3的轉(zhuǎn)化率，但在隨著KClO3的量持續(xù)增大，反應過程中產(chǎn)生O2的量越大，將導致反應物沖出，從而降低Cr2O3的轉(zhuǎn)化。在不同堿性環(huán)境中，NaOH的堿性環(huán)境易沸騰，Na2CO3的堿性環(huán)境反應溫度過高，均存在不足。綜上所述，Cr2O3與KClO3物質(zhì)的量比為1:1.5時，在NaOH和Na2CO3混合物的堿熔性環(huán)境下，實驗室以三氧化二鉻來替代鉻鐵礦制備重鉻酸鉀為最佳條件。

［1］北京師范大學無機化學教研室.無機化學實驗:第3版［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［2］李杰.固體堿熔氧化法制備重鉻酸鉀的實驗研究［J］.赤峰學院學報(自然科學版)，2005，21(5):25，29.

［3］華中師范大學，東北師范大學.分析化學實驗:第3版［M］.北京:高等教育出版社，20011.