Revised-实验24：重铬酸钾的制备.doc

衡阳学师范院教师备课讲义衡阳师范学院教师备课讲义实验名称：重铬酸钾的制备固体碱熔氧化法一、实验目的与要求：1、学习固体碱熔氧化法从铬铁矿粉制备重铬酸钾的基本原理和操作方法。2、学习熔融、浸取。3、巩固过滤、结晶和重结晶等基本操作。4、运用容量分析方法测定产品含量。二、教学重点与难点：重点：1、用固体氢氧化钠做助熔剂，在强碱性条件下，用强氧化剂将Cr(III)氧化成易溶于水的铬酸盐，最后利用复分解反应制得K2Cr2O7。2、熔融、浸取的操作。3、运用容量分析方法测定产品含量。难点：1、碱熔氧化、熔融、浸取、酸化和复分解结晶操作。2、容量分析法测定产品含量。三、教学方法与手段：讲授法；演示法四、教学课时: 4课时五、课的类型：实验课六、实验原理 ：（一）、以精选后的铬铁矿为原料在熔融碱中，用强氧化剂氯酸钾氧化铬铁矿中的主要成分亚铬酸铁Fe(CrO2)2，得到易溶于水的铬酸盐：6FeOCr2O3 + 12Na2CO3 + 7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 + 7KCl + 12CO2 6FeOCr2O3 + 24NaOH + 7KClO3 12Na2CrO4 + 3Fe2O3 + 7KCl + 12H2O 同时，Al2O3、Fe2O3、SiO2转变为相应的可溶性盐： Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2 Fe2O3 + Na2CO3 = 2NaFeO2 + CO2 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 用水浸取熔体： NaFeO2 + 2H2O NaOH + Fe(OH)3 过滤，弃渣，将滤液的pH调到78： NaAlO2 + 2H2O = Al(OH)3 + NaOH Na2SiO3 + 2H2O = H2SiO3 + 2NaOH 过滤，将滤液酸化： 2CrO42 + 2H+ Cr2O72 + H2O 利用复分解反应制取K2Cr2O7： Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7 + NaCl （二）、以Cr2O3为原料在熔融碱中，用强氧化剂氧化Cr2O3，得到易溶于水的铬酸盐，反应如下： Cr2O3 + 2Na2CO3 + KClO3 = 2Na2CrO4 + KCl + 2CO2 Cr2O3 + 4NaOH + KClO3 = 2Na2CrO4 + KCl + 2H2O将熔融物用水浸取、抽滤，再将滤液酸化，使其转变为重铬酸钠。 2CrO42 + 2H+ Cr2O72 + H2O 加入氯化钾，发生复分解反应，使Na2Cr2O7 转变为K2Cr2O7 。蒸发、冷却、K2Cr2O7因溶解度小而结晶析出。抽滤、干燥、得产品重铬酸钾。 Na2Cr2O7 + 2KCl = K2Cr2O7 + NaCl （三）、产量分析称取一定质量的产品（），加水溶解并定容（体积为）。取一定量的产品溶液（），用稀H2SO4酸化，加入适量KI，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液（）滴定至亮绿色。根据消耗的Na2S2O3的用量（），计算产品纯度。有关反应和计算式如下： K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3I2 + 7H2O 2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI K2Cr2O7% = 七：实验用品：固体药品：铬铁矿粉（或Cr2O3），KClO3，NaOH，KI，KCl，Na2CO3液体药品：H2SO4硫酸（2mol/ L，3mol/L，6 mol/ L），Na2S2O3（0.1mol/L或0.005 mol/ L) ，无水乙醇，淀粉指示剂（0. 2 %）仪器：铁坩锅、水浴锅、蒸发皿、抽滤装置、烧杯、坩埚钳、泥三角、碘量瓶、移液管、容量瓶、碱式滴定管，研钵。八：基本操作：1、固体的溶解、过滤、结晶2、移液管、容量瓶的使用和滴定操作九、实验内容：1、氧化焙烧加完后，强热3035min，稍冷几min后，将坩埚置于冷水骤冷。2、熔块提取在坩埚中加热煮沸，将溶液 100mL烧杯（重复34次）烧杯不断搅拌抽滤洗涤（控制滤液总体积为40mL左右） 弃渣。3、中和除铝、硅滤液调pH为78，加热煮沸趁热过滤，少量水洗涤。4、酸化和复分解结晶滤液 蒸发皿调pH至强酸性（注意溶液颜色的变化）在水浴上浓缩冷却结晶、抽滤，得K2Cr2O7晶体。（若需提纯按K2Cr2O7H2O = 11.5质量比，加热溶解，浓缩，冷却结晶）烘干，称重。5、产品含量的测定准确称取试样2.5g溶于250mL容量瓶吸取25.00mL溶液 碘量瓶 于暗处滴定至溶液 继续滴定至蓝色褪去并呈亮绿色。记录Na2S2O3标准液的浓度和所用体积。最后计算产品含量。说明：若用Cr2O3为原料制备K2Cr2O7，上述3可省略。注意事项:1、Cr(IV)有毒，所得产品必须回收，切忌随便丢弃。2、酸化和复分解结晶时，用6mol/LH2SO4调pH至强酸性（pH 3），且注意溶液颜色变化。3、浓缩结晶时至表面有晶膜为止，切忌将水蒸干。4、碘量瓶的正确使用。问题与讨论1、重铬酸钾和氯化钠均为可溶性盐，怎样利用不同温度下溶解度的差异使它们分离？2、用Cr2O3代替铬铁矿制备K2Cr2O7，其所用量为多少？3、碘量法中为什么淀粉指示剂要在接近终点时才能加入？ 附：碘量法（一）定义 碘量法 利用碘分子或碘离子进行氧化还原滴定的容量分析法。（二）原理 1、基本原理 碘量法的反应实质，是碘分子在反应中得到电子，碘离子在反应中失去电子。 半反应式： I2 2e 2I 或 2I 2e I2 2、滴定方式 I2/I电对的标准电极电位大小适中，即I2是一不太强的氧化剂，I是一不太弱的还原剂。（1）凡标准电极电位低于的电对，它的还原形便可用I2滴定液直接滴定（当然突跃范围须够大），这种直接滴定的方法，叫做直接碘量法。 （2）凡标准电极电位高于的电对，它的氧化形可将加入的I氧化成I2，再用Na2S2O3滴定液滴定生成的I2量。这种方法，叫做置换滴定法。（3）有些还原性物质可与过量I2滴定液起反应，待反应完全后，用Na2S2O3滴定液滴定剩余的I2量，这种方法叫做剩余滴定法。 3、滴定反应条件 （1）直接碘量法只能在酸性、中性及弱碱性溶液中进行。如果溶液的pH9，就会发生下面副反应： I2 2OH I IO H2O 3IO IO3 2 I （2）间接碘量法是以 I2 2e 2I 2S2O32 2e S4O62 I2 2S2O32 2I S4O62反应为基础的。这个反应须在中性或弱酸性溶液中进行；在碱性溶液中有下面副反应发生： Na2S2O3 4I2 10NaOH 2Na2SO4 8NaI 5H2O在强酸性溶液中，Na2S2O3能被酸分解： S2O32 2H+ S SO2 H2O如果在滴定时注意充分振摇，避免Na2S2O3局部过剩，则影响不大。 （3）应用置换法测定不太强的氧化剂的含量时，为了促使反应进行完全，常采取下列措施： a 增加I浓度以降低值。 b 生成的I2用有机溶剂萃取除去以降低值。 c 增加H+浓度以提高含氧氧化剂的值。 4、碘量法的误差来源主要有二： （1）碘具有挥发性。 （2）碘离子易被空气所氧化。（三）指示剂 1、I2自身指示剂 在100ml水中加1滴碘滴定液（0.1mol/L），即显能够辨别得出的黄色。 2、淀粉指示剂 淀粉溶液遇I2即显深蓝色，反应可逆并极灵敏。 （1）淀粉指示剂的性质及注意事项 a 温度升高可使指示剂灵敏度降低。 b 若有醇类存在，亦降低灵敏度。 c 直链淀粉能与I2结合成蓝色络合物；支链淀粉只能松动的吸附I2，形成一种红紫色产物。 d I2和淀粉的反应，在弱酸性溶液中最为灵敏。若溶液的pH2，则淀粉易水解成糊精，而糊精遇I2呈红色，此红色在间接法时随达终点亦不易消失；若溶液的pH9，则I2因生成IO而不显蓝色。 e 大量电解质存在能与淀粉结合而降低灵敏度。 f 若配成的指示