Калий: способы получения и химические свойства
Калий К — это щелочной металл. Серебристо-белый, мягкий, легкоплавкий.
Относительная молекулярная масса Mr = 39,098; относительная плотность для твердого состояния d = 0,8629; относительная плотность для жидкого состояния d = 0,83; tпл = 63, 51º C; tкип = 760º C.
Способ получения
1. Калий получают в промышленности путем разложения гидрида калия при температуре 400º С в вакууме, при этом образуются калий и водород :
2KH = 2K + H2
2. В результате электролиза жидкого гидроксида калия образуются калий, кислород и вода :
4KOH → 4K + O2↑ + 2H2O
Качественная реакция
Качественная реакция на калий — окрашивание пламени солями калия в фиолетовый цвет .
Химические свойства
1. Калий — сильный восстановитель . Поэтому он реагирует почти со всеми неметаллами :
1.1. Калий легко реагирует с водородом при 200–350º C образованием гидрида калия:
2K + H2 = 2KH
1.2. Калий сгорает в кислороде с образованием надпероксида калия:
1.3. Калий активно реагирует при комнатной температуре с фтором, хлором, бромом и йодом . При этом образуются фторид калия, хлорид калия, бромид калия, йодид калия :
2K + F2 = 2KF
2K + Cl2 = 2KCl
2K + Br2 = 2KBr
2K + I2 = 2KI
1.4. С серой, теллуром и селеном реагирует при температуре 100–200º C с образованием сульфида калия, селенида калия и теллурид калия :
2K + S = K2S
2K + Se = K2Se
2K + Te = K2Te
1.5. Калий реагирует с фосфором при 200º C в атмосфере аргона с образованием фосфида калия:
3K + P = K3P
2. Калий активно взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Калий реагирует с водой . Взаимодействие натрия с водой приводит к образованию щелочи и газа водорода:
2K 0 + 2 H2 O = 2 K + OH + H2 0
2.2. Калий взаимодействует с кислотами . При этом образуются соль и водород.
2.2.1. Ка лий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид калия и водород :
2K + 2HCl = 2KCl + H2 ↑
2.2.2. При взаимодействии с разбавленной с ерной кислотой образуется сульфат калия, сероводород и вода:
2.2.3. Реагируя с азотной кислотой калий образует нитрат калия, можно образовать газ оксид азота (II), газ оксид азота (I), газ азот и воду.
2.2.4. В результате реакции насыщенной сероводородной кислоты и калия в бензоле образуется осадок гидросульфид калия и газ водород:
2K + 2H2S = 2KHS↓ + H2↑
2.3. Калий при температуре 65–105º C может реагировать с аммиаком , при этом образуются амид натрия и водород:
2.4. Калий может взаимодействовать с гидроксидами:
Например , Калий взаимодействует с гидроксидом калия при температуре 450º С, при этом образуется оксид калия и водород:
2K + 2KOH = 2K2O + H2
Источник
Реакция калия с водой вывод
Химия и Химики № 6 2011
| Реакция калия с водой. ч.1 У меня уже давно возникло желание провести, заснять и описать эксперименты с калием. Главная проблема состояла в том, что калия у меня не было. Пришлось не раз пожалеть, что уходя из аспирантуры, я оставил трехлитровую банку, полную кусков металлического калия, залитых маслом. Сначала мы думали, что это натрий, но когда Саша кинул небольшой кусочек в кристаллизатор с водой, он загорелся красно-фиолетовым пламенем. Банка в лаборатории была абсолютно никому не нужна, вынести калий можно было свободно, но не понесешь же его в общежитие, из которого могли в любой момент выселить (что вскоре и случилось). Оставить не на кого: соседи по общежитию — нехимики. Думаю, хорошо, что я побоялся доверить им хранение калия: в противном случае ветеринаров и экономистов могло немного поубавиться. Но пути химии неисповедимы: совсем в другом месте я получил доступ к этой же банке с калием — примерно через семь лет после описанных событий. Банка оказалась не трехлитровой: аспирантские воспоминания подвели. Объем банки примерно полтора литра, но и это неплохо. От долгого хранения в ненадлежащих условиях калий покрылся серо-желтым налетом. Это совсем не радовало, ведь желтый цвет указывает на наличие супероксида калия KO2. Если во время операций с кусками калия слой супероксида будет контактировать с «обнаженным» металлом, возможен взрыв. Именно по этой причине калий иногда взрывается при разрезании его под слоем масла или керосина (аналогично и в случае натрия, с той разницей, что опасность меньше, кроме того, натрий дает на воздухе в основном пероксид Na2O2). А.Г. Кольчинский в статье Уроки техники безопасности (ТБ) [ссылка] рекомендует такой калий не использовать, а уничтожать, но что поделаешь, если нет другого? Иван Николаевич подбодрил меня перед опытом, сказав, что ему приходилось сплавлять под слоем керосина пожелтевшие кусочки калия (это серьезное нарушение техники безопасности, но калий в хозмаге не купишь). |
| Металлический калий |
| План эксперимента был таков: вынуть из банки кусок металлического калия (тигельными щипцами), положить в полиэтиленовый пакет, выдавить из пакета воздух и упаковать его в металлическую банку. Потом найти безлюдное место возле какого-то водоема и бросить калий в воду. Когда я вынимал калий из банки, хотел взять кусок больше, но оказалось, что сделать это, не повредив желтый налет супероксида, очень сложно. Стать свидетелем реакции между металлическим калием и KO2 не хотелось, поэтому для первого опыта пришлось удовлетвориться небольшим куском (думаю, грамм 20-30). Положил калий в кулек, выдавил воздух и поместил все это в алюминиевый бюкс. На случай неожиданного воспламенения держал под рукой стальную сковородку с крышкой. |
| Работа с металлическим калием |
| Основной проблемой было найти место, где провести реакцию калия с водой. Я пошел на набережную Днепра, надеясь, что после Дня независимости людей будет мало, но это оказалось ошибкой: людей было довольно много (в этом районе, кстати, расположен коттедж Януковича и коттеджи других бандитов). От подобных «объектов» следует держаться подальше, иначе есть шанс, что запишут в последователи Кибальчича. Пришлось перейти через протоку на остров (с калием в одной руке, штанами и фотоаппаратом в другой). Воды оказалось по пояс, но я этого заранее не знал. Выбрал место, установил камеру, снял пробные ролики, бросая в воду камни. После этого вынул кусок калия из банки и бросил его в воду. В первый момент ничего особенного не произошло, но через секунду раздался взрыв, и большую часть куска подбросило в воздух — по направлению к камере. Повторно упав в воду, кусок калия еще раз подлетел со взрывом. Упав в воду в третий раз, калий взорвался, разлетелся на меньшие кусочки и стал причиной целой серии взрывов. Меньшие кусочки калия разлетелись на еще более мелкие — примерно с горошину, — эти кусочки плавали на поверхности, сгорая красным пламенем. Звук взрывов напоминал петарды, в моменты взрывов были видны красные вспышки (на видео почти неразличимы). Камера была установлена не совсем удачно, поэтому последняя серия взрывов почти не попала в кадр. Последняя «волна» кусочков калия упала практически возле моих ног, это заставило радоваться тому, что на лице защитная маска. Страха не ощущал, но в конце опыта непроизвольно прижал маску поплотнее — рефлекс взял свое. Из эксперимента сделал два важных вывода: калий бросать нужно дальше, а сам опыт проводить минимум вдвоем (один бросает, остальные снимают: кроме стационарной камеры, хотя бы одна камера должна быть в руках оператора). |
| Калий |
| река Днепр |
| Реакция калия с водой (р. Днепр) |
| К1 При всём уважении к автору, не могу согласиться с его упоминанием о возможности самопроизвольного образования перекисного слоя на поверхности металлического натрия, в процессе его хранения, чему подтверждением является и соответствующее замечание, имеющееся, ещё, у Некрасова, в его хрестоматийном курсе общей химии. Дело в том, что, даже, и в процессе горения натрия, перекиси образуется недостаточно, что вынуждает, в промышленном производстве перекиси натрия, вести процесс в две стадии, с дополнительным прогреванием продукта предварительного окисления, в атмосфере, обогащённой кислородом. Источник Свойства калия и его взаимодействие с водойПочему его нельзя хранить на открытом воздухе Калий — девятнадцатый элемент периодической таблицы Менделеева, относится к щелочным металлам. Это простое вещество, которое при нормальных условиях пребывает в твердом агрегатном состоянии. Закипает калий при температуре 761 °С. Температура плавления элемента — 63 °С. Калий имеет серебристо-белую окраску с металлическим блеском. Химические свойства калияКалий — элемент, обладающий высокой химической активностью, поэтому его нельзя хранить на открытом воздухе: щелочной металл моментально вступает в реакцию с окружающими веществами. Этот химический элемент относится к I группе и IV периоду таблицы Менделеева. Калий обладает всеми характерными для металлов свойствами. Он взаимодействует с простыми веществами, к которым относятся галогены (бром, хлор, фтор, иод) и фосфор, сера, азот и кислород. Взаимодействие калия с кислородом называется окислением. В течение этой химической реакции кислород и калий расходуются в молярном соотношении 4:1, в результате чего образуется оксид калия в количестве двух частей. Такое взаимодействие можно выразить уравнением реакции: Во время горения калия наблюдается пламя ярко-фиолетового цвета. Такое взаимодействие считается качественной реакцией на определение калия. Реакции калия с галогенами называются в соответствии с названиями химических элементов: это фторирование, иодирование, бромирование, хлорирование. Такие взаимодействия являются реакциями присоединения. Пример — реакция между калием и хлором, в результате которой образуется хлорид калия. Для проведения такого взаимодействия берут два моля калия и один моль хлора. В результате образуется два моля калия: При горении на открытом воздухе калий и азот расходуются в молярном соотношении 6:1. В результате такого взаимодействия образуется нитрид калия в количестве двух частей: Соединение представляет собой кристаллы зелено-черного цвета. С фосфором калий реагирует по такому же принципу. Если взять 3 моля калия и 1 моль фосфора, получится 1 моль фосфида: Калий реагирует с водородом, образуя гидрид: Все реакции присоединения происходят при высоких температурах Взаимодействие калия со сложными веществамиК сложным веществам, с которыми вступает в реакцию калий, относятся вода, соли, кислоты и оксиды. Так как калий — активный металл, он вытесняет атомы водорода из их соединений. Пример — реакция, происходящая между калием и соляной кислотой. Для ее проведения берется по 2 моля калия и кислоты. В результате реакции образуется 2 моля хлорида калия и 1 моль водорода: 2К + 2НСІ = 2КСІ + Н₂ Более детально стоит рассмотреть процесс взаимодействия калия с водой. Калий бурно взаимодействует с водой. Он движется по поверхности воды, его подталкивает выделяющийся водород: 2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑ В ходе реакции в единицу времени выделяется много тепла, что приводит к воспламенению калия и выделяющегося водорода. Это очень интересный процесс: при контакте с водой калий мгновенно воспламеняется, фиолетовое пламя потрескивает и быстро передвигается по поверхности воды. В конце реакции происходит вспышка с разбрызгиванием капель горящего калия и продуктов реакции. Основной конечный продукт реакции калия с водой — гидроксид калия (щелочь). Уравнение реакции калия с водой: 4K + 2H₂O + O₂ = 4KOH Внимание! Не пытайтесь повторить этот опыт самостоятельно! При неправильном проведении эксперимента можно получить ожог щелочью. Для реакции обычно используют кристаллизатор с водой, в который помещают кусочек калия. Как только водород прекращает горение, многие хотят заглянуть в кристаллизатор. В этот момент происходит завершающая стадия реакции калия с водой, сопровождающаяся слабым взрывом и разбрызгиванием образовавшейся горячей щелочи. Поэтому в целях безопасности стоит держаться на некотором расстоянии от лабораторного стола, пока реакция не завершится полностью. Здесь вы найдете самые зрелищные опыты, которые можно проводить с детьми дома. Строение калияАтом калия состоит из ядра, в котором содержатся протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг него. Количество электронов всегда равно количеству протонов, находящихся внутри ядра. При отсоединении электрона или при присоединении к атому он перестает быть нейтральным и превращается в ион. Ионы делятся на катионы и анионы. Катионы обладают положительным зарядом, анионы — отрицательным. При присоединении к атому электрона он превращается в анион; если же один из электронов покидает свою орбиту, нейтральный атом превращается в катион. Порядковый номер калия в периодической таблице Менделеева — 19. Значит, протонов в ядре химического элемента находится тоже 19. Вывод: электронов вокруг ядра расположено 19. Количество протонов в структуре атома определяется так: от атомной массы отнять порядковый номер химического элемента. Вывод: в ядре калия находится 20 протонов. Калий принадлежит к IV периоду, имеет 4 «орбиты», на которых равномерно располагаются электроны, пребывающие в постоянном движении. На первой «орбите» расположены 2 электрона, на второй — 8; на третьей и на последней, четвертой «орбите», вращается 1 электрон. Этим объясняется высокий уровень химической активности калия: его последняя «орбита» не заполнена полностью, поэтому элемент стремится соединиться с другими атомами. В результате электроны последних орбит двух элементов станут общими. Источник  Цены на продукты питания, энергию, топливо, а также  В России мы можем собирать дождевую воду наиболее эффективно |
