Как написать уравнение реакции карбонат калия

Карбонат калия: способы получения и химические свойства

Карбонат калия K₂CO₃ — соль щелочного металла калия и угольной кислоты. Белое вещество, плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается. Очень хорошо растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 138,20; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,428; t_пл = 891º C;

Способ получения

1. Карбонат калия можно получить путем взаимодействия при комнатной температуре пероксида калия и влажного углекислого газа. В результате реакции образуется карбонат калия и кислород:

2. В результате взаимодействия пероксида калия и угарного газа при 50º С образуется карбонат калия и кислород:

3. При взаимодействии концентрированного гидроксида калия и углекислого газа образуется карбонат калия и вода:

4. Взаимодействуя с углеродом (графитом) при 30º С надпероксид калия карбонат калия и углекислый газ:

5. Разлагаясь при температуре 100 — 400 ºС гидрокарбонат калия образует карбонат калия, углекислый газ и воду:

6. В результате реакции между гидрокарбонатом калия и гидроксидом калия образуется карбонат калия и вода:

Качественная реакция

Качественная реакция на карбонат калия — взаимодействие его с раствором сильных кислот. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, образование которого можно проверить, если пропустить его через известковую воду, которая мутнеет из-за образования осадка:

1. При взаимодействии с хлороводородной кислотой, карбонат калия образует хлорид калия, углекислый газ и воду:

2. Взаимодействуя с серной кислотой, карбонат калия образует углекислый газ и воду, а также сульфат калия:

Химические свойства

1. Карбонат калия может реагировать с простыми веществами :

С хлором, бромом и йодом концентрированный и горячий раствор карбоната калия реагирует с образованием хлорида, бромида или йодида калия, хлората, бромата или йодата калия и углекислого газа:

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

2.1. Насыщенный карбонат калия реагирует при 30–40º C с водой и углекислым газом, образуя осадок гидрокарбоната калия:

2.2. Карбонат калия может реагировать с насыщенным гидроксидом кальция с образованием гидроксида калия и осадка карбоната кальция:

2.3. Карбонат калия способен реагировать с кислотами :

2.3.1. При взаимодействии с разбавленной хлороводородной кислотой карбонат калия образует хлорид калия, углекислый газ и воду:

2.3.2. В результате реакции между насыщенным карбонатом калия и концентрированной и холодной хлорной кислотой образуется осадок хлорат калия, вода и газ углекислый газ:

2.3.3. Взаимодействуя с разбавленной фосфорной кислотой концентрированный раствор карбоната калия образует фосфат калия, воду и углекислый газ:

2.3.4. Карбонат калия взаимодействует с плавиковой кислотой . В результате реакции образуется фторид калия, вода и углекислый газ, если кислота разбавленная:

а если кислота концентрированная, то образуется гидрофторид калия, вода и углекислый газ:

2.5. Концентрированный раствор карбоната калия взаимодействует с оксидом серы . При этом образуются карбонат калия и углекислый газ:

Гидролиз карбоната калия

K₂CO₃ — соль образованная сильным основанием и слабой кислотой, поэтому реакция гидролиза протекает по аниону.

Первая стадия (ступень) гидролиза

Полное ионное уравнение
2K + + CO₃ 2- + HOH ⇄ K + + HCO₃ — + K + + OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
CO₃ 2- + HOH ⇄ HCO₃ — + OH —

Вторая стадия (ступень) гидролиза

Полное ионное уравнение
K + + HCO₃ — + HOH ⇄ H₂CO₃ + K + + OH —

Сокращенное (краткое) ионное уравнение
HCO₃ — + HOH ⇄ H₂CO₃ + OH —

Среда и pH раствора карбоната калия

В результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH — ), поэтому раствор имеет щелочную среду (pH > 7).

Карбонат калия

Из слабой угольной кислоты (она является малоустойчивой и может существовать только в разбавленных растворах) при взаимодействии со щелочами получаются кислые и средние соли, которые иначе называются гидрокарбонаты и карбонаты соответственно. Уравнения реакций можно записать: H2CO3 + KOH → KHCO3 + H2O и H2CO3 + 2KOH → K2CO3 + 2H2O. В первом получается гидрокарбонат калия, а во втором — карбонат калия. Формула кислой соли — KHCO3, а средней — K2CO3. Молярная масса углекислого калия равняется 138,2 г/моль. По внешнему виду соль напоминает белый мелкокристаллический порошок, который не является горючим, плавится при температуре 891 С, не достигнув температуры кипения, соль разлагается. Углекислый калий гигроскопичен, хорошо растворяется в воде: в 100 мл при 20 С — 110,5 г, а при 100 С — 156 г соли. Но в спирте или в ацетоне это вещество не растворяется.

В старину карбонат калия называли поташ, слово произошло от латинского названия «potassa». Углекислый калий является одной из самых старых солей, которые были известных людям издавна. В Европе до прошлого столетия поташ являлся одним из наиболее важных химических реагентов, имеющих промышленное значение. В России на производство поташа Петром Первым в 1721 году была установлена монополия. В настоящее время на территории Российской федерации, а также в Армении, Казахстане, Беларуси, Украине, Туркменистане, Молдове, Узбекистане на это химическое вещество распространяется межгосударственный стандарт ГОСТ 10690-73. Поташ относится, согласно ГОСТу 12.1.005-88, к веществам третьего класса опасности, при попадании на слизистые оболочки или влажную кожу вызывает раздражение.

Если смешать карбонат калия с водой, то при его растворении выделяется много тепла, то есть реакция гидролиза K2CO3 является экзотермической, а под действием воды происходит образование новых веществ. Соль двухосновной угольной кислоты гидролизуется ступенчато. Сначала образуется кислая соль: H2O + K2CO3 → KHCO3 + KOH. Затем слабо протекает вторая ступень разложения водой уже кислой соли: H2O + KHCO3 → H2CO3 + KOH. Так как гидролиз карбоната калия, как и других солей слабых кислот, протекает с образованием гидроксильных ионов OH-, то рН их водных растворов бывает всегда более 7, а среда является щелочной.

Углекислый калий в 17 веке в России получали выщелачиванием древесной золы. В деревянных корытах готовили раствор щелочи, обливая горячей водой золу. Затем этот раствор лили в кирпичный очаг с горящими дровами. Карбонат калия кристаллизовался очень плотным слоем на дне очага, с помощью лома поташ добывали и раскладывали по бочкам, закупоривая их герметично. Требовалась определенная сноровка, чтобы раствор упаривался, а костер не тух. Поэтому ремеслу «поливачей» начинали обучать в подростковом возрасте, и только через несколько лет рабочий приобретал определенные навыки и становился мастером своего дела. Для примера: при сжигании костра всегда образуется белая зола, основная ее часть — это поташ. Сегодня реализован другой промышленный способ — через полученную электролизом гидроокись калия пропускают углекислый газ: 2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O. В результате получается поташ и вода.

Карбонат калия используется в производстве мыла и стекла. В лаборатории его применяют в качестве мягкого осушителя в тех случаях, когда другие средства, такие как хлорид кальция или сульфат магния, не допускаются. Он не подходит для сушки кислотных соединений, но может быть использован для сушки органических продуктов с небольшим содержанием кислых примесей. Карбонат калия применяется для тушения пожаров класса B, так как относится к химическим порошкам, способным и ингибировать, и тушить процесс горения. Он обладает большей огнетушащей эффективностью, чем такие соли, как карбонат натрия, сульфат натрия, фторид натрия или гидрокарбонат натрия. Его ингибирующая эффективность процессов горения также выше, чем у карбоната натрия, сульфата натрия, оксида алюминия и карбоната кальция. В стекольной промышленности K2CO3 используют в производстве лабораторного (тугоплавкого), оптического или поташного стекла, а также стекла для изготовления посуды. Кроме того, углекислый калий востребован в химической, сельскохозяйственной, медицинской, пищевой отраслях.