重鉻酸鉀及相關(guān)化學(xué)性質(zhì)的實驗探究

張金恒+黃都+莫宇妃

關(guān)鍵詞：重鉻酸鉀；平衡移動；酸堿性；化學(xué)性質(zhì)；實驗探究

文章編號：1005–6629（2017）7–0067–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

重鉻酸鉀作為一類常見的化學(xué)物質(zhì)，中學(xué)教材并無對其性質(zhì)做過多表述（表1）。近幾年作為特定情境呈現(xiàn)的重鉻酸鹽已成為各類教輔、模擬考試、高考試題的載體（表2），情境類型參考趙雪老師分類[1]。不少中學(xué)教師對重鉻酸鹽的性質(zhì)了解不深，此外也并無更多文獻(xiàn)對其性質(zhì)做系統(tǒng)的講述?，F(xiàn)以重鉻酸鉀為例，對其相關(guān)的化學(xué)性質(zhì)做一系統(tǒng)探究，以期中學(xué)教師能對這一在高考中頻繁出現(xiàn)的物質(zhì)有較好的理解。以能力測驗為主的高考，不斷呈現(xiàn)出陌生物質(zhì)為情境的趨勢，學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的同時，需要陌生情境刺激以掌握學(xué)習(xí)方法。

實驗儀器：量筒、試管、膠頭滴管、電子天平

實驗試劑：0.1mol/L重鉻酸鉀溶液、稀硫酸溶液、氫氧化鈉溶液

1.1 實驗步驟、現(xiàn)象

用電子天平稱取7.20g重鉻酸鉀，用容量瓶配制成0.1mol/L的溶液250mL。于一支試管中加入4mL 0.1mol/L重鉻酸鉀溶液，先后加入氫氧化鈉溶液、稀硫酸，觀察實驗現(xiàn)象，記錄如表3所示。

與人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第26頁教材實驗相比，本實驗采用一支試管，通過兩次改變條件，溶液顏色恢復(fù)，說明平衡發(fā)生移動。

2 穩(wěn)定性

南照東等通過對重鉻酸鉀晶體低溫?zé)崛莸闹苯泳芰繜釡y定，表明在100～390K溫區(qū)內(nèi)，該化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無相變或其他熱異?，F(xiàn)象發(fā)生，在白熱溫度下分解放出氧氣[2]。重鉻酸鉀溶液非常穩(wěn)定，可以長期保存和使用，0.017mol/L的重鉻酸鉀溶液保存24年后濃度無顯著變化[3]。因此，重鉻酸鉀性質(zhì)穩(wěn)定，實驗室常用于配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 氧化性

人教版教材在選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》第52頁簡單提到重鉻酸鉀在酸性條件是一種氧化劑，在堿性條件下是否具有氧化性？在不同條件下其氧化能力是否有差異？我們設(shè)計如下實驗進(jìn)行探究。

實驗儀器：剪刀、電子天平、鑷子、量筒、藥匙、燒杯、試管、膠頭滴管

實驗試劑：0.1mol/L重鉻酸鉀溶液、硫酸、氫氧化鈉溶液、乙醇溶液、乙醛溶液、橡膠、聚乙烯、蔗糖、麥芽糖、苯酚、甲苯、硫酸亞鐵、碘化鉀溶液、過氧化氫溶液、硫化鈉溶液、氯化鈉溶液、鹽酸、硫、活性炭、銅粉、鐵粉、鋅粉

3.1 實驗步驟、現(xiàn)象

取100mL 0.1mol/L重鉻酸鉀溶液于2個不同燒杯中，分別滴加硫酸、氫氧化鈉溶液，取酸化、堿化的重鉻酸鉀溶液4mL于不同試管中，滴加表4、表5中液體；再稱取0.40g物質(zhì)（橡膠、聚乙烯為塊狀，蔗糖、麥芽糖、苯酚為顆粒狀，硫、活性炭、銅粉、鐵粉、鋅粉為粉末狀）放入不同試管中，再分別滴加酸化、堿化的重鉻酸鉀溶液4mL，觀察實驗現(xiàn)象，記錄如表4、表5所示。

3.2 實驗結(jié)論

4 腐蝕性

重鉻酸鉀和高錳酸鉀性質(zhì)相似，高錳酸鉀具有腐蝕性，重鉻酸鉀是否具有腐蝕性呢？我們設(shè)計如下實驗進(jìn)行探究。

實驗儀器：剪刀、電子天平、鑷子、量筒、藥匙、試管、膠頭滴管

實驗試劑：0.1mol/L重鉻酸鉀溶液、鋁粉、鋅粉、鐵粉、銅粉、活性炭、硫、棉花、橡膠、聚乙烯、豬皮

4.1 實驗步驟、現(xiàn)象

用剪刀把棉花、橡膠、聚乙烯塑料袋、豬皮剪成細(xì)小塊，然后稱取表6中樣品0.40g放入不同試管中，再依次滴加配制好的0.1mol/L重鉻酸鉀溶液4mL于各試管中，并觀察實驗現(xiàn)象，記錄如表6所示。

4.2 實驗結(jié)論

從表6中可以得出，室溫條件下0.1mol/L重鉻酸鉀溶液與金屬單質(zhì)無明顯反應(yīng)現(xiàn)象，表明0.1mol/L重鉻酸鉀溶液對金屬單質(zhì)無化學(xué)腐蝕作用；與非金屬單質(zhì)硫不反應(yīng)，而與活性炭反應(yīng)劇烈；對有機(jī)物而言，重鉻酸鉀與棉花、聚乙烯都無明顯現(xiàn)象，而與橡膠、豬皮有反應(yīng)現(xiàn)象，證明重鉻酸鉀溶液對橡膠、皮膚組織具有腐蝕性，因此在實驗中因避免重鉻酸鉀溶液與皮膚接觸，對于重鉻酸鉀溶液的保存不能使用橡膠塞。

5 重鉻酸鹽、鉻酸鹽的溶解性及沉淀轉(zhuǎn)化實驗

重鉻酸鉀（K2Cr2O7）為橙紅色單斜晶系或三斜晶系結(jié)晶，稍溶于冷水，水溶液呈弱酸性，易溶于熱水[5]?；趯嶒?存在的化學(xué)平衡，同為六價鉻的重鉻酸鹽、鉻酸鹽溶解性是否有差異？我們設(shè)計如下實驗進(jìn)行探究。

實驗儀器：量筒、試管、膠頭滴管

實驗試劑：0.1mol/L重鉻酸鉀溶液、稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液、氯化鈣溶液、氯化鈉溶液、氯化銨溶液、氯化鉀溶液、硝酸銀溶液

5.1 實驗步驟、現(xiàn)象

取0.1mol/L的重鉻酸鉀溶液20mL，加鹽酸酸化（避免硫酸酸化，硫酸根的影響），分別取4mL于4支試管中；再取實驗3中堿化的重鉻酸鉀溶液，分別取4mL于4支試管中。分別滴加氯化鋇溶液、氯化鈣溶液、氯化鈉溶液、氯化銨溶液，觀察實驗現(xiàn)象，記錄如表7。再分別取0.1mol/L的重鉻酸鉀溶液4mL于3支不同試管中，按照表8進(jìn)行實驗，觀察記錄實驗現(xiàn)象。

將表8中生成的磚紅色沉淀，均分成4份，分別滴加稀硝酸、稀硫酸、稀鹽酸、氯化鉀溶液，觀察實驗現(xiàn)象，并記錄于表9。

5.2 實驗結(jié)論

參考文獻(xiàn)：

[1][8]趙雪.高考山東卷化學(xué)試題情境創(chuàng)設(shè)的統(tǒng)計與研究[J].化學(xué)教學(xué)，2016，（8）：82～86.

[2]南照東，譚志誠，孫立賢.重鉻酸鉀晶體低溫?zé)崛菁盁崃W(xué)性質(zhì)的研究[J].物理化學(xué)學(xué)報，2002，18（10）：947～951.

[3][6][7]和玲，高敏，李銀環(huán).無機(jī)與分析化學(xué)（第二版）[M].西安：交通大學(xué)出版社，2013：193，422.

[4]武漢大學(xué)主編.分析化學(xué)（上冊）（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006：244.

[5] http：//kns.cnki.net/kns/brief/default_result.aspx.

[9]陳新華.化學(xué)高考深度復(fù)習(xí)的策略研究——有感于2016年全國卷理綜化學(xué)試題答題情況[J].化學(xué)教學(xué)，2017，（1）：83～86.