氯酸鉀

無機化合物

氯酸鉀(Potassium Chlorate)是一種無機化合物,化學式為KClO₃。為無色或白色結晶性粉末,味咸而涼,強氧化劑。常溫下穩定,在400℃ 以上則分解並放出氧氣,與還原劑、有機物、易燃物如硫、磷或金屬粉末等混合可形成爆炸性混合物,急劇加熱時可發生爆炸。因此氯酸鉀是一種敏感度很高的炸響劑,如混有一定雜質,有時候甚至會在日光照射下自爆。遇濃硫酸會爆炸。可與用二氧化錳做催化劑,在加熱條件下反應生成氧氣。由離子構成。氯酸鉀絕不能用以與鹽酸反應製備氯氣,因為會形成易爆的二氧化氯,也根本不能得到純凈的氯氣。

理化性質


物理性質

無色或白色不含結晶水的結晶體,或者白色粉末。味咸而涼,有毒,內服2-3g就可能引起中毒而死亡。微溶於乙醇,溶於水和鹼溶液。但在水中的溶解度比氯酸鈉小,並且隨著溫度升高而急劇上升。每100g水中的溶解度在20℃時是7.1g,在100℃時是56.4g。不易潮解。

化學性質

氯酸鉀是強氧化劑。如有催化劑等存在,在較低溫度下就能分解而強烈放出氧氣。這裡特別需要說明的是,氯酸鉀分解放氧是放熱反應。在酸性溶液中有強氧化作用。與碳、磷及有機物或可燃物混合受到撞擊時,都易發生燃燒和爆炸。
受熱分解:2KClO3=2KCl+3O2[有催化劑時(如MnO2等)可加速分解]
與濃硫酸反應的化學方程式如下:
KClO3+H2SO4=KHSO4+HClO3
3HClO3=HClO4+2ClO2↑+H2O(氯酸不穩定,會歧化為高氯酸、二氧化氯和水)
2ClO2=Cl2+2O2(二氧化氯也不穩定,會分解為氯氣和氧氣)
總反應方程式:3KClO3+3H2SO4=3KHSO4+HClO4+Cl2↑+2O2↑+H2O
此反應生成的氯酸、高氯酸、二氧化氯的濃度非常高,極易爆炸。

主要用途


氧化劑;測定錳、硫、鎳、銅和硫化鐵;炸藥原料;製藥;實驗室制氧氣。
氯酸鉀用途較廣,用於炸藥、煙花、鞭炮、高級安全火柴,醫藥、攝影藥劑、分析試劑、氧化劑及火箭、導彈推進劑等。在同系列的推進劑中,含氯酸鉀的推進劑比含氯酸銨的推進劑燃燒的快,燃燒能夠進行的最低壓力較高,燃速指數很高。還可用作解熱、利尿等的藥劑。分析試劑。氧化劑。氯酸鉀在加熱的條件下,以二氧化錳為催化劑,可以生成氯化鉀和氧氣,化學實驗室不常用加熱氯酸鉀的方法制氧氣。(氧氣不純且危險)
氯酸鉀
氯酸鉀

合成方法


由飽和食鹽水溶液進行電解製得氯酸鈉溶液,與氯化鉀進行複分解反應再分離,精製製得。
1、電解法:將飽和食鹽水溶液進行電解製得氯酸鈉溶液,與一定量的氯化鉀進行複分解反應,反應液經冷卻至35℃以下時析出結晶,分離出母液,將粗製氯酸鉀進行精製,待精製液含氯酸鉀280g/L、氯化鈉40g/L以下時,再進行二次冷卻至25℃析出結晶,經離心分離、水洗、在65 ℃下氣流乾燥、粉碎,製得氯酸鉀成品。其反應式如下:
NaCl+3H2O→NaClO3+3H2
NaClO3+KCl→KClO3+NaCl
2、化學法:將石灰加水溶解消化製成石灰乳後送至氯化塔,通入氯氣反應生成氯酸鈣等,反應液含氯酸鈣>50g/L、次氯酸鈣<25g/L,加入硫化鹼除去遊離氯,經壓濾,使濾液與加入的氯化鉀進行複分解反應,溶液經蒸發濃縮、冷卻結晶、離心分離,得到的粗氯酸鉀結晶進行精製,再經溶解、重結晶、離心分離、65 ℃下氣流乾燥、粉碎,製得氯酸鉀成品。其反應式如下:
6Ca(OH)2+6Cl2→Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
Ca(ClO3)2+2KCl→2KClO3+CaCl2
3、在K2CrO4存在下電解KCl溶液製取。把100g KCl溶於150mL水。加1g K2CrO4在40~60℃電解14h,不時加水。鉑板為電極,陽極面積約25cm,陰極面積約15~20cm,電壓6~10V,陽極電流密度0.2A/cm。電解結束后將溶液冷卻。析出的KClO3結晶抽濾和洗滌。可用重結晶法純制。100g產品溶於300mL沸水,趁熱過濾,濾液冷卻后結晶。抽濾,洗滌,30~40℃乾燥,產量90g,產率90%。
4、將100kg潔凈蒸餾水加到50kg工業氯酸鉀中,攪拌並加熱,使之溶解,在沸騰時趁熱過濾,除去不溶物,用水冷卻至20℃,自然結晶,待結晶完全后,離心甩干,在不超過100℃的溫度下烘乾,即為成品。一次結晶不合格,可重結晶。

儲存方式


密封陰涼保存。不宜在日光下長時曝晒,並防止與有機物和其他易氧化物接觸,氯酸鉀特別不能與銨鹽混合,否則生成會自燃甚至自爆的氯酸銨。

安全守則


由於氯酸鉀與硫、磷、碳等還原性物質及有機物、可燃物混合時,經摩擦或撞擊后就會發生燃燒和爆炸,甚至會出現自發性的爆發,所以需小心處理,含氯酸鉀的火藥就要避免和硫磺接觸,否則會出現猛烈爆燃。需要尤其注意的是,氯酸鉀和磷(無論是哪種形態的磷)混合稍微摩擦,就有猛烈爆炸的危險。
氯酸鉀有毒,能使血紅蛋白變性並分解,誤食會引起急性中毒,致死量為10g。
氯酸鉀
氯酸鉀

注意事項


泄漏應急處理

隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿一般工作服。不要直接接觸泄漏物,勿使泄漏物與有機物、還原劑、易燃物接觸。小量泄漏:用潔凈的鏟子收集於乾燥、潔凈、有蓋的容器中。大量泄漏:用塑料布、帆布覆蓋,減少飛散。然後收集、回收或運至廢物處理場所處置。

防護措施

呼吸系統防護:可能接觸其粉塵時,建議佩戴自吸過濾式防塵口罩。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿聚乙烯防毒服。
其它:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作畢,淋浴更衣。保持良好的衛生習慣。

急救措施

皮膚接觸:脫去被污染的衣著,用大量清水沖洗。
眼睛接觸:提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗,並及時就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:飲足量溫水,催吐,就醫。
滅火方法:用大量水撲救,同時用乾粉滅火劑悶熄。

操作儲存

密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿聚乙烯類高級烷烴製成的服裝防毒服,戴橡膠手套。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、可燃物。避免產生粉塵。避免與還原劑、酸類、醇類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。禁止震動、撞擊和摩擦。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過30℃,相對濕度不超過80%。包裝密封。應與易(可)燃物、還原劑、酸類、醇類等分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

常見謠言


謠言1:氯酸鉀與濃鹽酸反應主要生成氯氣
此為謠言:濃鹽酸和氯酸鉀的反應如下:KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 ↑+ 3H2O其中發生氧化反應的氯原子和發生還原反應的氯原子的質量比是……
駁斥:有文獻明確指出:勿使用氯酸鉀製備氯氣,用KClO3法制Cl2不安全,純度也低,顏色深是由於氯的氧化物(以ClO2為主)。二氧化氯易燃易爆,極易造成事故。切勿受到網路上及教學中某些無知言論的蠱惑!
進一步來說,隨著二氧化氯消毒劑的推廣使用,一些正確的中學習題也明確指出,鹽酸與氯酸鉀的正確反應,如以下例子:
氯酸鉀與濃鹽酸在一定溫度下反應會生成綠黃色的易爆物二氧化氯,反應的化學方程式為:
2KClO3+4HCl(濃)═2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
該習題出自湖北省武漢市部分重點中學11-12學年高一上學期期中聯考(化學)第18題
謠言2:氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發生氧化還原反應主要生成Cl
駁斥:氯酸鉀與亞硫酸氫鈉反應形成二氧化氯:2ClO3+HSO3+H=2ClO2+SO4+H2O,上述謠言不僅僅是錯誤的,更嚴重的是如果模仿有可能導致爆炸。

安全信息


危險運輸編碼:UN 1485 5.1/PG 2
危險品標誌:氧化劑有害危害環境
安全標識:S13S16S27S61
危險標識:R9R20/22R51/53

計算化學數據


1、疏水參數計算參考值(XlogP):無
2、氫鍵供體數量:0
3、氫鍵受體數量:3
4、可旋轉化學鍵數量:0
5、互變異構體數量:無
6、拓撲分子極性表面積(TPSA):57.2
7、重原子數量:5
8、表面電荷:0
9、複雜度:49.8
10、同位素原子數量:0
11、確定原子立構中心數量:0
12、不確定原子立構中心數量:0
13、確定化學鍵立構中心數量:0
14、不確定化學鍵立構中心數量:0
15、共價鍵單元數量:2