黄海金，罗 敏

(上饶师范学院 化学化工学院，江西 上饶 334001)

经过筛选的铬铁矿的成分主要是亚铬酸铁［Fe(CrO2)2］，其中含Cr2O3为35%—45%，在实验室中三氧化二铬比铬铁矿易得，根据化学实验的原理和方法，以三氧化二铬来替代铬铁矿，对无机化学实验教材［1］中固体碱熔氧化法制备重铬酸钾的实验条件和方法进行了探究，应用于教学，收到良好效果。

1 实验部分

1.1 实验原理

Cr2O3不易溶于水，在强碱性熔融条件下易被氧化，生成能溶于水的六价铬酸盐。

在实验室中为了使反应能够在合适的温度下迅速进行，以固体氢氧化钠和碳酸钠混合物为碱性熔融条件，并用氯酸钾替代氧气加速氧化，其反应为:

氢氧化钠作为强碱，又是助熔剂，也可以单独使用:

用水浸取熔体，过滤，弃去滤渣，将滤液酸化，铬酸钠转化为重铬酸钠:

由于重铬酸钾溶解度比重铬酸钠小，故Na2Cr2O7与KCl发生复分解反应制得重铬酸钾［1］:

1.2 主要仪器与试剂

循环水式多用真空泵(巩义市考义合众仪器供应站，SHZ—IIIB)、电子天平(梅特勒—托利多仪器有限公司，AL104)。

氢氧化钠(AR，上海试四赫维化工有限公司)、氯酸钾(AR，南汇彭镇公社管房化工厂)、三氧化二铬(CP，天津市化学试剂三厂)、无水碳酸钠(AR，上海虹光化工厂有限公司)、氯化钾(AR，西陇化工股份有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 K2Cr2O7的制备

按一定配比称取Cr2O3(3g)与KClO3，在研钵中混合均匀，分别以Na2CO3(4.5g)、NaOH(4.5g)、Na2CO3(4.5g)与NaOH(4.5g)的混合物作为熔剂，置于铁坩埚中混合均匀后，先用小火熔化，再将Cr2O3与KClO3混合物分3－4次加入坩埚中并不断搅拌，加完后，加强热灼烧30－35分钟，直至熔块变红，稍冷几分钟。加入少量的蒸馏水于铁坩埚中加热，直至沸腾，然后将溶液倒入100mL烧杯中，重复操作3－4次，取出熔块，将熔块与溶液一起放在烧杯中煮沸，不断地进行搅拌，稍冷却后再抽滤，并用少量的蒸馏水洗涤(残渣弃去)，将所得的滤液倒入100mL蒸发皿中。

滤液先用3mol/L H2SO4调节PH至酸性(PH＜5)［2］，再加入适量KCl，蒸发浓缩至表面有晶膜为止。自然冷却结晶，抽滤，得重铬酸钾晶体。

1.3.2 产品转化率的测定

准确称取试样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，置于暗处5分钟，然后加入100mL蒸馏水，用0.1mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至溶液变为黄绿色，再加入1mL淀粉溶液做指示剂，继续滴定至蓝色消失并呈亮绿色为止。根据Na2S2O3标准溶液的浓度和使用量计算产品转化率［1，3］。有关数据如下:

表1 NaOH为碱熔性条件的产品转化率

表2 Na2CO3为碱熔性条件的产品转化率

表3 NaOH和Na2CO3为碱熔性条件的产品转化率

2 结果与讨论

由表1、2中数据可以看出，在单独以NaOH和Na2CO3为碱熔性条件，n(Cr2O3):n(KClO3)为1:2.5的配比的产品转化率最高，分别达到76.74%，71.70%。其可能原因为:前者NaOH固体熔点低，反应进行比较慢，KClO3分解产生的O2有很多逸出，所以KClO3要一定的过量，当过量太多时，O2产生量大且比较剧烈，会使反应物冲出不利于反应;而Na2CO3固体熔点高，只能在酒精喷灯下加热，在反应过程中温度高，CO2、O2逸出的速率较快，也不利于反应进行，KClO3的用量过大，CO2、O2放出过快会将反应物冲出，同样不利于反应进行。

表3数据表明，在NaOH和Na2CO3为碱熔性条件下，以n(Cr2O3):n(KClO3)为1:1.5的配比的转化率为83.18%最高。其可能原因是:由于有NaOH作助熔剂，反应温度比较适合，在需要较少KClO3量时，就达到最佳转化。

3 结论

从实验结果分析中可知，增加KClO3的量，能提高Cr2O3的转化率，但在随着KClO3的量持续增大，反应过程中产生O2的量越大，将导致反应物冲出，从而降低Cr2O3的转化。在不同碱性环境中，NaOH的碱性环境易沸腾，Na2CO3的碱性环境反应温度过高，均存在不足。综上所述，Cr2O3与KClO3物质的量比为1:1.5时，在NaOH和Na2CO3混合物的碱熔性环境下，实验室以三氧化二铬来替代铬铁矿制备重铬酸钾为最佳条件。

［1］北京师范大学无机化学教研室.无机化学实验:第3版［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［2］李杰.固体碱熔氧化法制备重铬酸钾的实验研究［J］.赤峰学院学报(自然科学版)，2005，21(5):25，29.

［3］华中师范大学，东北师范大学.分析化学实验:第3版［M］.北京:高等教育出版社，20011.