Получение и исследование свойств хромата калия презентация

Цели и задачи
Цель работы: получить хромат калия, изучить его физико-химические свойства.
Задачи:
1. Сделать литературный обзор по физическим и химическим свойствам вещества;
2. Выбрать методику получения;
3. Рассчитать термодинамическую возможность;
4. Провести синтез вещества;
5. Провести качественные реакции на ионы CrO₄2– .

Физические свойства хромата калия
Вещество K2CrO4 желтого цвета

К коллекционным минералам класса хроматов относятся хромат свинца и хромат калия. Название первого – крокоит, второго – тарапакаит.

Химические свойства хромата калия
В разбавленных кислотах хромат переходит в дихромат:
2K₂CrO₄ + 2HCl → K₂Cr₂O₇ + 2KCl + H₂O.
С концентрированными кислотами реакция идет с образованием комплексного соединения:
K₂CrO₄ + 2HCl → K[Cr(Cl)O₃] + KCl + H₂O.
При взаимодействии с горячими концентрированными кислотами реакция идет с выделением желто-зеленого газа хлора и осуществляется при температуре 90°С:
2K₂CrO₄ + 16HCl → 2CrCl₃ + 3Cl₂↑ + 4KCl + 8H₂O.
Хромат калия также может вступать в обменные реакции
K₂CrO₄ + 2AgNO₃ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃.

Способы получения хромата калия
Прежде всего хромат калия может быть получен окислением оксида хрома (III) хлоратом калия при температуре 500-700°С:
Cr₂O₃ + KClO₃ + 2K₂CO₃ → 2K₂CrO₄ + KCl + 2CO₂↑.
Хромат калия образуется в результате растворения оксида хрома (VI) в гидроксиде калия:
CrO₃ + KOH → K₂CrO₄ + H₂O.
Его можно получить разложением бихромата калия при температуре 500–600°С :
4K₂Cr₂O₇ → 4K₂CrO₄ + 2Cr₂O₃ + 3O₂↑.
Еще один способ получения хромата калия – действие концентрированного раствора гидроксида калия на его дихромат:
K₂Cr₂O₇ + 2KOH → 2K₂CrO₄ + H₂O.

Применение хромата калия
В качестве средства для мытья лабораторной посуды, так называемая «хромовая смесь».
Хроматы калия и натрия применяют в качестве консервантов древесины, как протраву при хранении тканей.

Нерастворимые хроматы некоторых металлов обладают яркими, насыщенными цветами, поэтому на их основе делают краски: жёлтые кроны (PbCrO4, ZnCrO4, SrCrO4), красный свинцово-молибденовый крон (PbCrO4 и MoCrO4), создающий гамму оттенков от розового до фиолетового SnCrO4.

Термодинамический расчет
Расчет энергии Гиббса для реакции в ионном виде:
Cr2O72– + CO32– → 2CrO42– + CO2↑.
ΔrH = (2∙ΔfHо298(CrO42–(р-р)) + ΔfHо298(CO2(г))) – (ΔfHо298(Cr2O72–(р-р)) +
+ fHо298 (CO32–(р-р))) = (2∙(–875,4) + (–393,51)) – ((–1491) + (–676,25)) =
= 22,95 кДж = 22950 Дж.
ΔrS = (2∙Sо298(CrO42–(р-р)) + Sо298(CO2(г))) – (Sо298(Cr2O72–(р-р)) +
+ Sо298(CO32–(р-р))) = 2∙46,0 + 213,6 – 270 + 53,1 = 88,7 Дж/K.
ΔrG = ΔrH – TΔrS = 22950 – 298∙88,7 = –3482,6 Дж.
ΔrG < 0 – реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении, синтез возможно осуществить при стандартных условиях.

Для проведения синтеза понадобилось:
Оборудование: электронные весы, ложечка, фарфоровая чашка, химический стакан, мерный цилиндр на 200 мл, электрическая плитка, стеклянная палочка, фильтровальная бумага, водяная баня.
Реактивы: K2CrO4(ч.д.а.), K2CO3 (ч.д.а.), KOH (раствор).
Определение количества исходных реактивов для:
K₂Cr₂O₇ + K₂CO₃ → 2K₂CrO₄ + CO₂↑.
n(K₂CrO₄) = m(K₂CrO₄)/M(K₂CrO₄) =
=10 г/194 (г/моль) = 0,0515 моль.
n(K₂Cr₂O₇) = n(K₂CrO₄)/2 = 0,0258 моль.
m(K₂Cr₂O₇) = n(K₂Cr₂O₇) ∙ M(K₂Cr₂O₇) = 0,0258 моль ∙ 294 (г/моль) = 7,585 г.
m(K₂CO₃) = n(K₂CO₃) ∙ M(K₂CO₃) =
= 0,0258 моль ∙ 138 (г/моль) = 3,56 г.
Согласно методике для проведения эксперимента необходимо взять массу карбоната калия на 40% больше теоретической:
m(K₂CO₃) = 3,56 г + (3,56 г ∙ 0,4) =
= 4,984 г.

Синтез хромата калия
Этапы синтеза:
Взвесили необходимое количество K₂Cr₂O₇ и K₂CO₃.
Растворили в химическом стакане в горячей воде K₂Cr₂O₇.
Небольшими порциями добавили K₂CO₃ до изменения цвета раствора на желтый.
В конце реакции раствор нейтрализовали несколькими миллилитрами раствора щелочи KOH.
На водяной бане раствор упарили до выпадения кристаллов K₂CrO₄.
Полученные кристаллы проверили на растворимость.
Кристаллы желтого цвета оставили сушиться в фарфоровой чашке в течение двух дней, потом поместили в сушильный шкаф на 3 часа при
70–80оС для полной дегидратации полученного вещества.
Взвесили синтезируемое вещество на электронных весах (11,39 г).

Выход продукта

Качественное определение полученного соединения
В кислой среде желтые хроматы переходят в оранжевые дихроматы:
2K₂CrO₄ + H₂SO₄ → K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O.

При добавлении к раствору хромата катионов бария выпадает ярко-желтый осадок хромата бария:
K₂CrO₄ + BaCl₂ → 2KCl + BaCrO₄↓.

Хромат калия образует с ионами серебра кирпично-красный осадок хромата серебра:
2AgNO₃ + K₂CrO₄ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃.