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氧化鉀
來源:互聯網

氧化鉀(英文:potassiumoxide)是一種堿金屬氧化物,有著立方反螢石的晶體結構,化學符號是K?O,摩爾質量是94.196 g/mol,密度是2.3 g/cm3,易潮解,在350 ℃時易分解,易溶于水并與水發生化合反應生成氫氧化鉀。因此氧化鉀包裝應注意密封性且存儲于干燥陰涼通風的庫房。氧化鉀具有較強的毒性,接觸皮膚會造成嚴重皮膚灼傷,且對眼睛有更強的刺激性,會造成嚴重眼損傷,泄漏時還會對環境造成一定的污染。

氧化鉀主要通過金屬鉀氧化制得,主要用于無機工業,是制造各種鉀鹽如硫酸鉀、硝酸鉀、氯酸鉀、紅礬鉀等的基本原料;它在工業上常用來制備氫氧化鉀等含鉀化合物,而在農業上常用來制作復合肥料。

環境分布

氧化鉀主要存在于礦物中,富鉀礦物可分為水溶性鉀礦資源和非水溶性鉀礦資源。其中水溶性鉀鹽資源主要有鉀石鹽、光鹵石硫酸鉀、混合鉀鹽和液態鉀鹽5種類型,而非水溶性鉀礦資源主要有富鉀正長巖、富鉀板巖、富鉀頁巖、富鉀火山石等。世界上鉀鹽主要來源于水溶性鉀礦資源,但水溶性鉀礦資源的分布不均衡,大多數分布于加拿大、俄羅斯白俄羅斯等少數國家中。

理化性質

物理性質

固體氧化鉀是一種灰白色結晶性粉末,屬于CaF2型。相對密度為2.3 g/cm3,其熔點大于760攝氏度。氧化鉀的溶解性表現在其1g可溶于2.8ml水、1.8ml沸水、14ml甘油、約250ml乙醇,不溶于乙醚、丙酮鹽酸。

化學性質

氧化鉀在潮濕空氣中易潮解,會與水發生反應生成氫氧化鉀。氧化鉀也會與氣體發生反應,它與不同含量的氧氣反應會得到不同產物。除氧氣以外,氧化鉀可以和二氧化碳反應生成碳酸鉀,它還會與氫氣發生反應生產氫氧化鉀和金屬單質鉀,與反應生成相應的鉀鹽。該堿金屬氧化物可與酸反應生成相應的鹽和水。介紹以下幾種反應:

(1)氧化鉀與水的反應

(2)氧化鉀與氣體的反應

(3)氧化鉀與氧氣反應則生成超氧化鉀

(4)氧化鉀與非金屬氧化物的反應

(5)氧化鉀與酸的反應

(6)氧化鉀在350-400℃發生反應生成過氧化鉀和鉀

制備方法

合成法

1.在二甲苯中反復熔融除去表面的油類物質,再用泵抽氣蒸餾兩次獲得表面光潔且處于真空狀態的金屬鉀。

2.微微加熱,通入很小量的干燥純空氣,讓金屬鉀與氧氣反應生成氧化鉀。尚未反應的氧化鉀因反應熱熔融,避免過氧化鉀的產生。

3.然后同樣操作進行數次可得到微粒狀的氧化鉀。

4.然后在350℃下進行真空蒸餾,除去過量未反應的金屬鉀,獲得高純度的氧化鉀。

高溫分解法

硝酸鉀在催化劑氧化鋁的作用下,經焙燒可得氧化鉀、一氧化氮和氧氣。

過氧化鉀在高溫下發生分解反應,生成氧化鉀和氧氣。

廢料中氧化鉀的提取

將所得廢次品含鉀物料與水按比例混合,獲得對應的混合液。然后對其進行除雜,得到清液。將所得清液濃縮至出現氧化鉀晶體后,采用冷卻結晶的方法獲得氧化鉀晶體。最后是提純、分離。

測定技術

火焰光度法

原理:將所測溶液的發射強度值與標準系列工作溶液的發射強度值進行比對,可計算得到所測溶液的質量分數。

操作步驟:試樣用硼酸、淀粉高溫熔結后,使鉀轉變為硼酸鹽,用水浸出后,分離出不溶物。加入正丁醇做增感劑,用火焰光度法測定氧化鉀含量。

火焰原子吸收光譜法

原理:將所測溶液的吸光度與標準系列工作溶液吸光度進行比對,可計算得到所測溶液的質量分數。

操作步驟:試料用硫酸-磷酸混合酸在石英燒杯中加熱溶解,用水稀釋后,用空氣-乙炔火焰,在原子吸收分光光度計波長766.5nm處測定鉀的吸光度,計算氧化鉀量。

應用領域

農藥

鉀作為植物所需的三大營養元素之一,對農作物生長發揮著至關重要的作用。在植物體內主要以離子形態存在,鉀離子是細胞中構成滲透勢的重要無機組分。

氧化鉀可用于制作肥料,不僅可以改變土壤的酸度,還可以對被重金屬污染的土壤進行一定程度的修復,而且在土壤中添加合理的鉀肥可提高植株的抗逆性, 同時也能促進植物體內葉綠體合成。施加合理的鉀肥量可以保證植物可以獲得充足的營養供應,從而促進黃瓜增產,改善果實品質。而且合理的鉀肥量不僅能促進幼苗根系生長, 還有助于植物對的吸收。

催化劑

氧化鉀可作為堿源改變催化劑晶粒大小。其原理在于氧化鉀的加入增大了反應中鉀離子含量,抑制晶核產生從而增大ZSM-5分子篩催化劑的晶粒大小。其還可以直接作為負載型催化劑氧化鋁一起催化反應。

氧化鉀可用作合成氨的助催化劑,通過中和助催化劑的酸性,降低溢出功,從而提高催化劑的比活性。該金屬氧化物作為助催化劑可降低催化劑中Cu的分散度抑制反應過程中Cu粒子的燒結。

氧化鉀可作為助催化劑,增加催化劑表面的堿性位點,提高催化劑活性。而且該催化劑在氧化鉀的幫助下,具有良好的重復使用效能。

氧化鉀也可用作酸性氣體吸收劑或干燥劑

工業

氧化鉀可作為改性劑提高微晶玻璃的燒結性能,改善微晶玻璃的電學性能,提高其在基板材料領域應用的可能性。?

金屬氧化劑K2O可應用于鋼鐵工業中。在保持堿度不變的情況下,氧化鉀可以降低生產中堿危害,提高高爐渣的使用壽命,幫助實現節能減排、降低生產成本的目標。

K2O該類堿金屬氧化物具有快速的離子傳導性,可以應用于固態電池、氣體探測器和燃料電池中。

K2O是“K2O-Na2O-Li2O-MgO”四元復合熔劑體系的基本原料。該熔劑可以陶瓷降低燒結溫度,拓寬燒結溫度范圍,增加抗壓強度。氧化鉀還可以與其他堿金屬氧化物一起制作形成陶瓷的生料釉面。

安全事宜

健康危害

氧化鉀熔融物與皮膚接觸會造成嚴重皮膚灼傷。氧化鉀對眼睛有刺激性,會造成嚴重眼損傷。稀釋水可能具有一定的腐蝕性或者毒性,并會造成環境污染。

相關措施

泄漏區處理措施

首先隔離泄漏區域,處理人員做好防護措施后將泄漏物質轉移至相關處理容器中。若是固體泄露,隔離區域在所有方向上至少有25米間距;若是液體泄露,隔離區域在所有方向上至少有50米間距。

急救措施

皮膚接觸:立即將被污染的衣物脫下,用大量自來水或肥皂水沖洗至少20分鐘。

眼睛接觸:用大量水沖洗至少20分鐘。

防護措施:帶好防護眼鏡和防護衣。

滅火方法

避免使用水噴射滅火,該方法可能導致液體飛濺。用水噴霧、干粉、耐酒精泡沫或者二氧化碳滅火劑滅火。

儲存運輸

根據其性質,氧化鉀會與水反應,需密封儲存于干燥、陰涼、防潮處。氧化鉀還會與酸和某些吸收劑發生反應,因此不可與酸類、某些有機溶劑共同存放。

參考資料 >

Potassium oxide | 氧化鉀 - PubChem.Pubchem.2023-03-25

POTASSIUM OXIDE .CAMEO Chemicals.2023-03-16

廢次品含鉀物料中氧化鉀的提取方法 .百度學術.2023-04-21

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