Свойства гидроксида калия и его кристаллогидратов

Гидроксид калия KOH

Неорганическое соединение.

Альтернативное название

Едкое кали, калия гидроокись

Формула

KOHKOHKOH

Физические свойства

СвойствоОписание

Химические свойства

В водном растворе диссоциирует на ионы:

KOH⟶OH−+K+KOH longrightarrow OH- + K+KOH⟶OH−+K+

Среда раствора сильно щелочная.

При взаимодействии с кислотами происходит нейтрализация:

2KOH+H2SO4=2H2O+K2SO42KOH + H_2SO_4 =2H_2O + K_2SO_42KOH+H2​SO4​=2H2​O+K2​SO4​

Гидроксид калия вступает в реакции обмена с образованием нерастворимых гидроксидов или оксидов:

2KOH+2AgNO3=Ag2O↓+H2O+2KNO32KOH + 2AgNO_3 = Ag_2O↓ + H_2O + 2KNO_32KOH+2AgNO3​=Ag2​O↓+H2​O+2KNO3​,

2KOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3KCl2KOH + FeCl_3 = Fe(OH)_3↓ + 3KCl2KOH+FeCl3​=Fe(OH)3​↓+3KCl

Расплавленный KOHKOHKOH реагирует с BeBeBe, AlAlAl, GaGaGa, ZnZnZn, SnSnSn, PbPbPb, SbSbSb и их оксидами и гидроксидами с образованием солей (напр., KAlO2KAlO_2KAlO2​, K2ZnO2K_2ZnO_2K2​ZnO2​) и выделением соответственно H2H_2H2​ или H2OH_2OH2​O:

2KOH+Sn=K2SnO2+H2↑2KOH + Sn = K_2SnO_2 + H_2↑2KOH+Sn=K2​SnO2​+H2​↑,

2KOH+Al2O3=2KAlO2+H2O2KOH + Al_2O_3 = 2KAlO_2 + H_2O2KOH+Al2​O3​=2KAlO2​+H2​O,

2KOH+Be(OH)2=K2BeO2+2H2O2KOH + Be(OH)_2 = K_2BeO_2 + 2H_2O2KOH+Be(OH)2​=K2​BeO2​+2H2​O.

В водных растворах образуются гидроксокомплексы:

2KOH+Sn+2H2O=K2[Sn(OH)4]+H2↑2KOH + Sn + 2H_2O = K2[Sn(OH)4] + H2↑2KOH+Sn+2H2​O=K2[Sn(OH)4]+H2↑,

2KOH+Al2O3+2H2O=2K[Al(OH)4]2KOH + Al_2O_3 + 2H_2O = 2K[Al(OH)_4]2KOH+Al2​O3​+2H2​O=2K[Al(OH)4​],

2KOH+Be(OH)2=K2[Be(OH)4]2KOH + Be(OH)_2 = K_2[Be(OH)_4]2KOH+Be(OH)2​=K2​[Be(OH)4​].

Водные растворы KOHKOHKOH и его расплав взаимодействует с BBB, SiSiSi, GeGeGe и их оксидами и кислотами с образованием соотв. KBO2KBO_2KBO2​, K[B(OH)4]K[B(OH)_4]K[B(OH)4​], K2B4O7K_2B_4O_7K2​B4​O7​, полисиликатов и полигерманатов:

2KOH+2B=2KBO2+H2↑2KOH + 2B = 2KBO_2 + H_2↑2KOH+2B=2KBO2​+H2​↑ (расплав);

2KOH+B+2H2O=K2[B(OH)4].+H2↑2KOH + B + 2H_2O= K_2[B(OH)_4]. + H_2↑2KOH+B+2H2​O=K2​[B(OH)4​].+H2​↑ (водный р-р);

2KOH+2SiO2=K2Si2O5+H2O2KOH + 2SiO_2 = K_2Si_2O_5 + H_2O2KOH+2SiO2​=K2​Si2​O5​+H2​O (водный р-р).

При взаимодействии с углекислым и сернистым газом образуются гидрокарбонаты и гидросульфиты:

KOH+CO2=KHCO3KOH + CO_2 =KHCO_3KOH+CO2​=KHCO3​,

KOH+SO2=KHSO3KOH + SO_2 = KHSO_3KOH+SO2​=KHSO3​.

При взаимодействии с диоксидом азота образуется смесь нитрита и нитрата калия:

KOH+2NO2=KNO2+KNO3+H2OKOH + 2NO_2 = KNO_2 + KNO_3 + H_2OKOH+2NO2​=KNO2​+KNO3​+H2​O.

При взаимодействии с угарным газом образуется формиат калия:

KOH+CO=HCOOKKOH + CO = HCOOKKOH+CO=HCOOK

Определить присутствие ионов калия можно по фиолетовому окрашиванию пламени, правда, обычно перебивает цвет всегда присутствующий рядом натрий. Тогда пламя нужно рассматривать через синий светофильтр.

Получение в лаборатории

Гидроксид калия в лаборатории получают пропусканием раствора сульфата калия через анионит или взаимодействием раствора поташа K2CO3K_2CO_3K2​CO3​ и известковой воды Ca(OH)2Ca(OH)_2Ca(OH)2​:

K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOHK_2CO_3 + Ca(OH)_2 = CaCO_3↓ + 2KOHK2​CO3​+Ca(OH)2​=CaCO3​↓+2KOH.

Получение в промышленности

Калия гидроксид получают электролизом водных растворов KClKClKCl или K2CO3K_2CO_3K2​CO3​ с железным катодом:

KCl+H2O=KOH+HCl.KCl + H_2O = KOH + HCl.KCl+H2​O=KOH+HCl.

Также его производят взаимодействием раствора поташа K2CO3K_2CO_3K2​CO3​ и известковой воды Ca(OH)2Ca(OH)_2Ca(OH)2​:

K2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2KOHK_2CO_3 + Ca(OH)_2 = CaCO_3↓ + 2KOHK2​CO3​+Ca(OH)2​=CaCO3​↓+2KOH

Применение

Гидроксид калия применяют:● для производства жидкого мыла и соединений калия;

• для очистки газов от COCOCO, CO2CO_2CO2​, SO2SO_2SO2​, NO2NO_2NO2​, H2SH_2SH2​S;
• для осушения NH3NH_3NH3​, PH3PH_3PH3​, N2ON_2ON2​O;
• в щелочных аккумуляторах.

Пример решения задачи

Сколько водорода выделится при растворении избытка цинка в 1 л 50% раствора гидроксида калия (ρ=1,516 ho=1,516ρ=1,516 г/см3)?

Решение

Вес раствора

mp=ρV=1,516⋅1000=1516m_p= ho V =1,516cdot1000 =1516mp​=ρV=1,516⋅1000=1516 г.

Вес KOHKOHKOH

mKOH=1516⋅50%/100%=758m_{KOH}=1516cdot50\%/100\% =758mKOH​=1516⋅50%/100%=758 г

758758758 г ext{г}г — xxx л ext{л}л

2KOH+Zn+2H2O=K2[Zn(OH)4]+H2↑2KOH + Zn + 2H_2O = K_2[Zn(OH)_4] + H_2↑2KOH+Zn+2H2​O=K2​[Zn(OH)4​]+H2​↑

2 моля — 1 моль

2⋅56,112cdot56,112⋅56,11 г ext{г}г — 22,422,422,4 л ext{л}л
112,22112,22112,22 г ext{г}г — 22,422,422,4 л ext{л}л

Составляем пропорцию:

112,22112,22112,22 г ext{г}г KOHKOHKOH — 22,422,422,4 л ext{л}л H2H_2H2​,

758758758 г ext{г}г KOHKOHKOH — xxx л ext{л}л H2H_2H2​.

Отсюда

x=758∗22,4112,22=567x=frac{758ast22,4}{112,22} = 567x=112,22758∗22,4​=567 г.

1 моль KOHKOHKOH – 74,55574,55574,555 г ext{г}г,

xxx молей KOHKOHKOH – 567567567 г ext{г}г.

Отсюда

x=567∗174,555=151,3x=frac{567ast1}{74,555} = 151,3x=74,555567∗1​=151,3 л.

Ответ: 151,3151,3151,3 л. ext{л}.л.

Гидроксид калия

Гидроксид калия, калий гидроксид — неорганическое соединение ряда гидроксидов состава KOH. Белые, очень гигроскопичные кристаллы, но гигроскопичность меньше, чем в гидроксида натрия. Водные растворы КОН имеют сильнощелочную реакцию.

Гидроксид получают электролизом растворов KCl. Вещество применяются в производстве стекла, жидкого мыла, для получения различных соединений калия.

Ртутный метод

В ртутном методе применяется особо чистый раствор хлорида калия, потому что даже незначительные примеси металлов (хрома, вольфрама, молибдена, ванадия), вплоть до миллионных долей, могут привести к появлению побочных процессов на катоде.

В водном растворе хлорид калия распадается на ионы и ионы K + мигрируют к ртутного катода (жидкая ртуть в железной трубке), где образуют жидкие амальгамы переменного состава:

Амальгамы выделяются из реакционной системы и переводятся в другую, где происходит разложение их водой с образованием гидроксида калия:

По этому методу образуется раствор KOH концентрацией более 50% и практически свободен от загрязняющих примесей (хлора, хлорида калия). Дальнейшее концентрирование раствора происходит путем упаривания в вакууме при высокой температуре. Образована в результате разложения ртуть возвращается в электрод.

На аноде (графитовом или другом) происходит окисление хлорид-ионов с образованием свободного хлора

Диафрагменные метод

В диафрагменного методе пространство между катодом и анодом разъединен перегородкой, которая не пропускает растворы и газы, однако не препятствует прохождению электрического тока и миграции ионов. Обычно, в качестве таких перегородок используется асбестовая ткань, пористые цементы, фарфор и т.

В анодный пространство подается раствор KCl: на аноде (графитовом или магнетитовых) восстанавливаются хлорид-ионы, а катионы K + (и, частично, анионы Cl -) мигрируют сквозь диафрагму к катодной пространства. Там катионы где сочетаются с гидроксид-ионами, образованными восстановлением воды на железном или медном катоде:

С катодной пространства в результате выделяется смесь гидроксида и хлорида натрия с содержанием KOH 8-10%. Путем испарения удается увеличить концентрацию гидроксида до 50%, но содержание хлорида все равно остается существенным — около 1,0-1,5%. Дальнейшая очистка является экономически нецелесообразным.

Мембранный метод

Мембранный метод считается наиболее совершенным из существующих, но, в то же время, и наиболее энергоемким.

По этому методу в реакторе устанавливается катионообменная мембрана, которая является проницаемой для ионов K +, движущихся в катодный пространство, и подавляет миграцию гидроксид-ионов, движущихся в обратном направлении — таким образом в катодном пространстве увеличивается концентрация составляющих KOH. По этому методу образуется раствор гидроксида концентрацией 32%, а последующим выпаривания это значение удается повысить до 45-50%.

Хлорид калия при этом теоретически не образуется, но проникновение хлорид-ионов через мембрану все же имеет место — в конечном растворе концентрация KCl составляет около 10-50 миллионных долей.