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氯酸钾

氯酸钾(Potassium Chlorate),化学式为KClO,分子量为122.55。

为无色片状结晶或白色颗粒粉末,味咸而凉,强氧化剂。常温下稳定,在400℃ 以上则分解并放出氧气,与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物,急剧加热时可发生爆炸。因此氯酸钾是一种敏感度很高的炸响剂,如混有一定杂质,有时候甚至会在日光照射下自爆。遇浓硫酸会爆炸。可与用二氧化锰做催化剂,在加热条件下反应生成氧气。由离子构成。氯酸钾绝不能用以与盐酸反应制备氯,因为会形成易爆的二氧化氯,也根本不能得到纯净的氯气。

无色或白色不含结晶水结晶体,或者白色粉末。味咸而凉,有毒,内服2-3g就可能引起中毒而死亡。微溶于乙醇,溶于水和碱溶液。但在水中的溶解度比氯酸钠小,并且随着温度升高而急剧上升。每100g水中的溶解度在20℃时是7.1g,在100℃时是56.4g。不易潮解 [1]

氯酸钾是强氧化剂。如有催化剂等存在,在较低温度下就能分解而强烈放出氧气。这里特别需要说明的是,氯酸钾分解放氧是放热反应 [2] 在酸性溶液中有强氧化作用。与碳、磷及有机物或可燃物混合受到撞击时,都易发生燃烧和爆炸。 [1]

受热分解:2KClO3=2KCl+3O2[有催化剂时(如MnO2等)可加速分解]

与浓硫酸反应的化学方程式如下:

KClO3+H2SO4=KHSO4+HClO3

3HClO3=HClO4+2ClO2↑+H2O(氯酸不稳定,会歧化为高氯酸、二氧化氯和水)

2ClO2=Cl2+2O2(二氧化氯也不稳定,会分解为氯气和氧气)

总反应方程式:3KClO3+3H2SO4=3KHSO4+HClO4+Cl2↑+2O2↑+H2O

此反应生成的氯酸高氯酸二氧化氯的浓度非常高,极易爆炸。 [3]

氧化剂;测定锰、硫、、铜和硫化铁炸药原料;制药;实验室制氧气。

氯酸钾用途较广,用于炸药、烟花、鞭炮、高级安全火柴,医药、摄影药剂、分析试剂、氧化剂及火箭、导弹推进剂等。在同系列的推进剂中,含氯酸钾的推进剂比含氯酸铵的推进剂燃烧的快,燃烧能够进行的最低压力较高,燃速指数很高。还可用作解热、利尿等的药剂。分析试剂。氧化剂。氯酸钾在加热的条件下,以二氧化锰为催化剂,可以生成氯化钾和氧气,化学实验室不常用加热氯酸钾的方法制氧气。(氧气不纯且危险)

由饱和食盐水溶液进行电解制得氯酸钠溶液,与氯化钾进行复分解反应再分离,精制制得。

1、电解法:将饱和食盐水溶液进行电解制得氯酸钠溶液,与一定量的氯化钾进行复分解反应,反应液经冷却至35℃以下时析出结晶,分离出母液,将粗制氯酸钾进行精制,待精制液含氯酸钾280g/L、氯化钠40g/L以下时,再进行二次冷却至25℃析出结晶,经离心分离、水洗、在65 ℃下气流干燥、粉碎,制得氯酸钾成品。其反应式如下:

NaCl+3H2O→NaClO3+3H2

NaClO3+KCl→KClO3+NaCl

2、化学法:将石灰加水溶解消化制成石灰乳后送至氯化塔,通入氯气反应生成氯酸钙等,反应液含氯酸钙>50g/L、次氯酸钙<25g/L,加入硫化碱除去游离,经压滤,使滤液与加入的氯化钾进行复分解反应,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离,得到的粗氯酸钾结晶进行精制,再经溶解、重结晶、离心分离、65 ℃下气流干燥、粉碎,制得氯酸钾成品。其反应式如下:

6Ca(OH)2+6Cl2→Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O

Ca(ClO3)2+2KCl→2KClO3+CaCl2

3、在K2CrO4存在下电解KCl溶液制取。把100g KCl溶于150mL水。加1g K2CrO4在40~60℃电解14h,不时加水。铂板为电极,阳极面积约25cm2,阴极面积约15~20cm2,电压6~10V,阳极电流密度0.2A/cm2。电解结束后将溶液冷却。析出的KClO3结晶抽滤和洗涤。可用重结晶法纯制。100g产品溶于300mL沸水,趁热过滤,滤液冷却后结晶。抽滤,洗涤,30~40℃干燥,产量90g,产率90-。

4、将100kg洁净蒸馏水加到50kg工业氯酸钾中,搅拌并加热,使之溶解,在沸腾时趁热过滤,除去不溶物,用水冷却至20℃,自然结晶,待结晶完全后,离心甩干,在不超过100℃的温度下烘干,即为成品。一次结晶不合格,可重结晶 [4]

密封阴凉保存。不宜在日光下长时曝晒,并防止与有机物和其他易氧化物接触,氯酸钾特别不能与铵盐混合,否则生成会自燃甚至自爆的氯酸铵 [5]

由于氯酸钾与等还原性物质及有机物、可燃物混合时,经摩擦或撞击后就会发生燃烧和爆炸,甚至会出现自发性的爆发,所以需小心处理,含氯酸钾的火药就要避免和硫磺接触,否则会出现猛烈爆燃。需要尤其注意的是,氯酸钾和磷(无论是哪种形态的磷)混合稍微摩擦,就有猛烈爆炸的危险。

氯酸钾有毒,能使血红蛋白变性并分解,误食会引起急性中毒,致死量10g [6]

隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿一般工作服。不要直接接触泄漏物,勿使泄漏物与有机物、还原剂、易燃物接触。小量泄漏:用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。大量泄漏:用塑料布、帆布覆盖,减少飞散。然后收集、回收或运至废物处理场所处置。 [7]

呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。

眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。

身体防护:穿聚乙烯防毒服。

其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。 [7]

皮肤接触:脱去被污染的衣着,用大量清水冲洗。

眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗,并及时就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

食入:饮足量温水,催吐,就医。

灭火方法:用大量水扑救,同时用干粉灭火剂闷熄。 [7]

密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿聚乙烯类高级烷烃制成的服装防毒服,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。避免产生粉尘。避免与还原剂、酸类、醇类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。禁止震动、撞击和摩擦。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80-。包装密封。应与易(可)燃物、还原剂、酸类、醇类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 [7]

谣言1:氯酸钾与浓盐酸反应主要生成氯气 [8-9]

此为谣言:浓盐酸和氯酸钾的反应如下:KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 ↑+ 3H2O其中发生氧化反应的氯原子和发生还原反应的氯原子的质量比是……

驳斥:有文献明确指出:勿使用氯酸钾制备氯气,用KClO3法制Cl2不安全,纯度也低,颜色深是由于氯的氧化物(以ClO2为主) [10] 。二氧化氯易燃易爆,极易造成事故 [11] 。切勿受到网络上及教学中某些无知言论的蛊惑!

进一步来说,随着二氧化氯消毒剂的推广使用,一些正确的中学习题也明确指出,盐酸与氯酸钾的正确反应,如以下例子:

氯酸钾与浓盐酸在一定温度下反应会生成绿黄色的易爆物二氧化氯,反应的化学方程式为:

2KClO3+4HCl(浓)2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。

该习题出自湖北省武汉市部分重点中学11-12学年高一上学期期中联考(化学)第18题

谣言2:氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应主要生成Cl-

驳斥:氯酸钾与亚硫酸氢钠反应形成二氧化氯:2ClO3-+HSO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O [12] ,上述谣言不仅仅是错误的,更严重的是如果模仿有可能导致爆炸。 [11]

危险运输编码:UN 1485 5.1/PG 2

危险品标志:氧化剂有害危害环境

安全标识:S13S16S27S61

危险标识:R9R20/22R51/53 [4]

1、疏水参数计算参考值(XlogP):无

2、氢键供体数量:0

3、氢键受体数量:3

4、可旋转化学键数量:0

5、互变异构体数量:无

6、拓扑分子极性表面积(TPSA):57.2

7、重原子数量:5

8、表面电荷:0

9、复杂度:49.8

10、同位素原子数量:0

11、确定原子立构中心数量:0

12、不确定原子立构中心数量:0

13、确定化学键立构中心数量:0

14、不确定化学键立构中心数量:0

15、共价键单元数量:2 [5]

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