Способы получения сульфата калия реакции

Содержание

Сульфат калия: способы получения и химические свойства
Способ получения
Качественная реакция
Химические свойства
Сульфат калия — формула, свойства и получение вещества
Описание вещества
Получение соединения
Химические свойства
Промышленное применение
Сульфат калия
Содержание
История
Нахождение в природе
Физические свойства
Получение
Химические свойства
Применение
Сведения о безопасности

Сульфат калия: способы получения и химические свойства

Сульфат калия K₂SO₄ — соль щелочного металла калия и серной кислоты. Белый, термически устойчивый. Хорошо растворяется в воде (гидролиза нет).

Относительная молекулярная масса Mr = 174,26; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,662; t_пл = 1074º C; t_кип > 2000º C

Способ получения

1. В результате взаимодействия при надпероксида калия и серы образуется сульфат калия:

2. Оксид калия реагирует с оксидом серы. В результате реакции образуется сульфат калия:

K₂O + SO₃ = K₂SO₄

3. В результате реакции между гидроксидом калия и серной кислотой происходит образование сульфата калия и воды:

4. Гидросульфат калия при 240 ºС разлагается с образованием сульфата калия и серной кислоты:

5. При взаимодействии концентрированного гидроксида калия и гидросульфата калия образуется сульфат калия и вода:

6. Сульфат калия взаимодействует с хлоридом калия при 450–700º C с образованием сульфата калия и соляной кислоты:

7. Твердый хлорид калия реагирует с концентрированной серной кислотой в состоянии кипения. В результате реакции образуется сульфат калия и газ хлороводород:

8. При температуре выше 500º С твердый сульфид калия взаимодействует с кислородом, образуя сульфат калия:

Качественная реакция

Качественная реакция на сульфат калия — взаимодействие его с хлоридом бария, в результате реакции происходит образование белого осадка , который не растворим в азотной кислоте:

1. При взаимодействии с хлоридом бария , сульфат калия образует сульфат бария и хлорид калия:

Химические свойства

1. Сульфат калия может реагировать с простыми веществами :

1.1. Сульфат калия реагирует с углеродом при температуре 900º C. При этом образуются сульфид калия и угарный газ:

1.2. С водородом сульфат калия реагирует при температуре 600º C, в присутствии катализатора Fe₂O₃ с образованием сульфида калия и воды:

2. Сульфат калия вступает в реакцию со многими сложными веществами :

2.1. Сульфат калия взаимодействует с гидроксидами :

2.1.1. Сульфат калия реагирует с гидроксидом бария с образованием гидроксида калия и сульфата бария:

2.2. Сульфат калия может реагировать с кислотами :

2.2.1. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой твердый сульфат калия образует гидросульфат калия:

2.3. Сульфат калия может взаимодействовать с оксидами :

2.3.1. Сульфат калия реагирует с оксидом серы (VI) . Взаимодействие сульфата калия с оксидом серы (VI) приводит к образованию пиросульфата калия:

2.4. Сульфат калия реагирует с солями :

2.4.1. Сульфат калия взаимодействует с хлоридом бария . При этом образуются хлорид калия и осадок сульфат бария:

Источник

Сульфат калия — формула, свойства и получение вещества

Металлы первой подгруппы периодической системы называют щелочными. Эти вещества обладают высокой химической активностью: взаимодействуют с водой, галогенами, кислотами, образуя соответствующие соли, многие из которых имеют важное значение для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Например, сульфат калия (формула K2SO4) — это удобрение, оказывающее положительное влияние на растения.

Описание вещества

Это соединение было известно еще в Средние века. Представляет собой соль калия и серной кислоты. Основные свойства:

Сингония — определенные элементы симметрии, описывающие порядок и расположение атомов в молекуле.

Сульфат калия (химическая формула K2SO4) — бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. В чистом виде (без примесей) в природе встречается редко — есть только несколько месторождений, расположенных в Польше и США (Калифорния). Также в небольших количествах его обнаруживали и в России (Крым, Северо-Восточный регион).

Калия сульфат содержится в водах соленых озер. Примеси этого вещества есть во многих минералах:

леонит;
глазерит;
полигалит, и некоторых других.

Сернокислый калий не подвержен гидролизу. Он не растворяется в спирте (C2H5OH — этанол) и в концентрированных щелочах.

Получение соединения

Из-за того, что вещество в природе встречается редко, но имеет большое промышленное значение, методам получения K2SO4 уделяется значительное внимание. Основные производственные способы синтеза заключаются в проведении обменных реакций хлорида кальция с солями серной кислоты:

2KCl + 2MgSO4 → K2SO4 + 2MgCl2.

2KCl + Na2SO4 → K2SO4 + 2NaCl.

2KCl + FeSO4 → K2SO4 + FeCL2.

Химически чистое соединение получают воздействием серной кислотой на твердый хлорид:

2KCl + H2SO4 → K2SO4 + HCl.

В лабораториях пользуются немного другими способами, позволяющими получить нужное соединение. Основные из них:

При взаимодействии оксида и серной кислоты: K2O + H2SO4 → k2so4 + H2O.

Воздействием на щелочь разбавленной кислоты: 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O.

Горением сульфида: K2S + 2O2 → K2SO4. Эта реакция — окисление — проводится при высоких температурах (500°C).

Взаимодействие кислых солей с серной кислотой (реакция вытеснения): K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2 (газ) + H2O.

Разложение гидросульфата калия: 2KHSO4 → k2so4 + h2o. Реакция протекает при температуре порядка 240 °C.

При окислении соли сернистой кислоты: 4K2SO3 → K2S + 3K2SO4. Реакция проводится в условиях высоких температур (около 600°C).

Реакцией взаимодействия диоксида серы с надперекисью калия при температуре 100°C: KO2 + SO2 → R2SO4.

Окисление серы бихроматом: S + K2Cr2O7 → K2SO4 + Cr2O3. Реакция протекает при t = 1000 °C.

Окисление сульфита перманганатом калия (марганцовка) и серной кислотой: 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O.

Взаимодействие сульфата аммония и гидроксида калия: (NH4)2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2NH3 (газ) + 2H2O.

Существует достаточно большое количество реакций, в результате которых будет образовываться сернокислый калий (другое название соединения). Преимуществом выбора того или иного метода будет химическая чистота получаемого вещества и экономическая целесообразность.

Химические свойства

С точки зрения химии, соединение ведет себя как типичная средняя соль. Для него характерны такие реакции:

Взаимодействует с солями бария: BaCl2 + K2SO4 → 2KCl + BaSO4 (осадок).

Реагирует с кислотами: K2SO4 + H2SO4 → 2KHSO4 (гидросульфат калия — кислая соль).

Вступает в реакцию с ангидридом серной кислоты (серным газом — оксидом серы с валентностью 6): K2SO4 + SO3 → K2S2O7 (пиросульфат калия).

Участвует в реакциях восстановления с образованием сульфида калия: K2SO4 + 4C → K2S + 4CO (угарный газ), реакция проводится при высокой температуре (900°C); K2SO4 + 4H2 → K2S + 4H2O — взаимодействие протекает при t = 600 °C и при участии катализатора, в качестве которого используется железный сурик (трехвалентный оксид железа Fe2O3).

Примечание: кислотный остаток SO4 (сульфат-анион — не путать с СО4) является двухвалентным, поэтому, чтобы правильно составить уравнения реакций, нужно этот момент учитывать — формула сернокислого калия пишется как K2SO4, а не KSO4.

Промышленное применение

Аграрная отрасль — основной потребитель калийной селитры (другое название соединения). Оно используется в качестве удобрения для подкормки почвы. Ценность продукта заключается в его способности ускорять обменные процессы в клетках растений, улучшать их сопротивляемость различным грибковым поражениям.

Недостаток калия (K) приводит к тому, что у растений нарушается углеводный баланс, это влечет за собой уменьшение образования крахмала и сахаров, снижение устойчивости растений к заболеваниям. Определить нехватку элемента можно и по внешним признакам:

Края листьев приобретают желтоватую окраску, теряют свой естественный цвет и «выгорают».

На нижней поверхности листьев появляются пятна.

Стебель растения становится безжизненным, пожухлым, хрупким.

Замедляется рост.

Снижается урожайность.

Ухудшаются вкусовые качества плода.

Причем недостаток K может возникнуть из-за самих растений: некоторые из них слишком активно «вытягивают» его из почвы. В таких случаях внесение удобрения — необходимость.

Еще один вариант применения сернокислого калия — в качестве исходного сырья при получении гидросульфата (KHSO4). Это соединение требуется во многих отраслях промышленности:

Как составной компонент флюса в металлургии.

При производстве красителей (сульфирующий компонент).

В ювелирном деле (отбеливатель).

Незаменим он и для науки: химики-аналитики используют KHSO4, чтобы перевести некоторые соединения в легкорастворимые формы.

В странах Европейского союза сульфат калия используют как пищевую добавку биодобавку — регулятор кислотности (стабилизатор) при производстве алкогольных напитков, добавляют в дрожжевые закваски при хлебопечении и даже иногда заменяют им соль в диетических продуктах.

Источник

Сульфат калия

(20 °C) 11.1 г/100 мл

(25 °C) 12 г/100 мл

(100 °C) 24 г/100 мл

Сульфат калия


Систематическое наименование	сульфат калия
Традиционные названия	сернокислый калий
Хим. формула	K₂SO₄
Состояние	белое кристаллическое вещество
Молярная масса	174.259 г/моль
Плотность	2.66 г/см³
Т. плав.	1069 °C
Т. кип.	1689 °C
Т. всп.	негорюч °C
Мол. теплоёмк.	131,4 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования	−1437,7 кДж/моль
Растворимость в воде
Растворимость в остальных веществах	слабо растворим в глицерине, нерастворим в ацетоне, спирте, CS₂
Кристаллическая структура	ромбическая
ГОСТ	ГОСТ 4568-95 ГОСТ 4145-74
Рег. номер CAS	7778-80-5
PubChem	24507
Рег. номер EINECS	231-915-5
SMILES
Кодекс Алиментариус	E515(i)
RTECS	TT5900000
ChEBI	32036
ChemSpider	22915
ЛД₅₀	6600 мг/кг
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Сульфат калия — неорганическое соединение. Химическая формула K₂SO₄.

Содержание

История

Сульфат калия был известен с начала 14-го века, изучен Глаубером, Бойлом и Тахеусом. В 17 веке он был назван arcanuni или sal duplicatum — эти названия были для кислот и щелочных солей.

Нахождение в природе

В природе находится на месторождениях калийных солей. Присутствует в водах солёных озёр.

Физические свойства

Бесцветные кристаллы, ромбическая сингония (a = 0,742 нм, b = 1,001 нм, c = 0,573 нм, Z = 4, пространственная группа Pnam). При температуре выше 584 °C переходит в гексагональную модификацию (a = 0,5947 нм, c = 0,8375 нм, Z = 2, пространственная группа P6₃/mmc).

Хорошо растворим в воде, не подвергается гидролизу. Нерастворим в концентрированных растворах щелочей или в чистом этаноле.

Получение

Минеральные формы чистого сульфата калия относительно редки. Минерал арканит (англ. Arcanite ) состоит из чистого K₂SO₄, представляет собой белые или прозрачные кристаллы, встречается в Калифорнии (США).

Есть много минералов, содержащих соли калия:

Промышленные методы получения основаны на обменных реакциях KCl с различными сульфатами и в результате сульфат калия, как правило, сильно загрязнён побочными продуктами:

Наиболее чистый продукт получают, обрабатывая твёрдый хлорид калия концентрированной серной кислотой:

Прокаливанием с углём минерала лангбейнита:

В лабораторной практике применяют следующие методы:

Сульфат калия получается при нагреве сульфита калия до температуры в 600 °C:

Окисление серы бихроматом калия:

Взаимодействием сульфата аммония и гидроксид калия:

(NH₄)₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2NH₃↑ + 2H₂O

Химические свойства

Как соль двухосновной кислоты образует кислые соли:

Как все сульфаты взаимодействует с растворимыми соединениями бария:

Восстанавливается до сульфида:

С оксидом серы образует пиросульфат:

Применение

Основной потребитель сульфата калия — сельское хозяйство. Сульфат калия является ценным бесхлорным удобрением. Эффективность сульфата калия лучше проявляется на бедных калием дерново-подзолистых почвах гранулометрического состава и торфяных почвах. На черноземных почвах он применяется обычно под культуры, которые усваивают много калия и натрия (сахарная свёкла, подсолнечники, плодовые, для корнеплодов, овощей). На каштановых и серозёмных почвах используют в зависимости от вида культуры, технологии выращивания и содержания калия в почве. Сульфат калия намного эффективнее влияет на величину урожая и его качество, если его применять в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями. На кислых почвах действие сульфата калия повышается на фоне использования извести.

Калий повышает содержание сахаров и витаминов в выращиваемой продукции, а подкормки в конце августа-сентября способствуют лучшему зимованию плодово-ягодным и декоративным деревьям и кустарникам. Используется на различных почвах, под все культуры, а также для комнатного и балконного цветоводства. Сульфат калия пригоден для всех способов внесения: основного (при перекопке почвы весной или осенью) и для подкормки в течение вегетационного периода.

Применяется в первую очередь под культуры, чувствительные к хлору (картофель, табак, лён, виноград, цитрусовые и др.). Наличие в удобрении сульфат-иона положительно влияет на урожай растений семейства крестоцветных (капуста, брюква, турнепс и др.) и бобовых, потребляющих много серы.

Также сульфат калия используется в производстве стекла, различных квасцов и других соединений калия, как флюс в металлургии. В Европейском союзе допущен в качестве использования как пищевая добавка E515.

Сведения о безопасности

Следующие действия сульфатом калия на части тела могут вызвать:

Глаза: попадание пыли может вызвать механическое раздражение,
Кожа: попадание на кожу может вызвать раздражение,
Проглатывание: употребление в пищу больших количеств может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта,
Вдыхание: при вдыхании может вызвать раздражение дыхательных путей,
При хроническом употреблении сульфата калия: отравления могут возникать в редких случаях длительного воздействия.

Источник