Гидросульфат калия: способы получения и химические свойства
Гидросульфат калия KHSO4 — кислая соль щелочного металла калия и серной кислоты. Белое кристаллическое вещество. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.
Относительная молекулярная масса Mr = 136,17; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,322; tпл = 218,6º C
Способ получения
1. В результате взаимодействия холодной и концентрированной серной кислоты и гидроксида калия, образуется гидросульфат калия и вода:
2. Твердый сульфат калия реагирует с концентрированной серной кислотой. В результате реакции образуется гидросульфат калия:
3. При температуре кипения в результате реакции между твердым хлоридом калия и концентрированной серной кислотой происходит образование гидросульфата калия и газа хлороводорода:
Химические свойства
1. Гидросульфат калия разлагается при температуре 320–340º C с образованием пиросульфата калия и воды :
а при температуре 240º С разлагается на сульфат калия и серную кислоту:
2. Гидросульфат калия может взаимодействовать со сложными веществами :
2.1. Гидросульфат калия вступает в реакцию с гидроксидами :
2.2. Гидросульфат калия может реагировать с солями :
2.2.1. С хлоридом калия гидросульфат калия реагирует при температуре 450–700º C с образованием сульфата калия и хлороводородной кислоты:
2.3. Гидросульфат калия может взаимодействовать с оксидами и пероксидами :
2.3.1. При взаимодействии при 0 ºС гидросульфата калия и концентрированного пероксида водорода образуется гидроперомоносульфат калия и вода:
2.3.2. В результате реакции между гидросульфатом калия и оксидом алюминия при 300 — 500º С образуется сульфат алюминия, сульфат калия и вода:
2.3.4. Гидросульфат калия взаимодействует с оксидом хрома при 300 — 500º С, образуя сульфат хрома, сульфат калия и воду:
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛЫХ СОЛЕЙ
1. Кислые соли реагируют с металлами, стоящими в ряду стандартных электродных потенциалов левее атома водорода:
| 2KНSO4 + Mg = H2 + MgSO4 + K2SO4 |
| 2NaHCO3 + Fe = H2 + Na2CO3 + Fe2(CO3)3 |
Так как эти реакции протекают в водных растворах, для опытов нельзя применять такие металлы как литий, натрий, калий, барий и другие активные металлы, которые при обычных условиях реагируют с водой.
2. Кислые соли реагируют с кислотами, в случае если образующаяся в результате реакции кислота более слабая или летучая, чем кислота, вступающая в реакцию:
| NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2 |
Для проведения таких реакций обычно берут сухую соль и действуют на нее концентрированной кислотой.
3. Кислые соли реагируют с водными растворами щелочей c образованием средней соли и воды:
| Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 = 2BaCO3 + 2H2O |
| 2KHSO4 + 2NaOH = 2H2O + K2SO4 + Na2SO4 |
| NaHCO3 + NaOH = H2O + Na2CO3 |
Такие реакции используют для получения средних солей.
4. Кислые соли реагируют с растворами солей, в случае, если в результате реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода:
| 2KHSO4 + MgCO3 = H2O + CO2 + K2SO4 + MgSO4 |
| 2KHSO4 + BaCl2 = BaSO4 + K2SO4 + 2HCl. |
| 2NaHCO3 + BaCl2 = BaCO3 + Na2CO3 + 2HCl |
Указанные реакции используются, в том числе, для получения практически нерастворимых солей.
5. Некоторые кислые соли при нагревании разлагаются:
| Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O |
| 2NaHCO3 = CO2 + H2O + Na2CO3 |
6. Кислые соли реагируют с основными оксидами с образованием воды и средних солей:
| 2KHSO4 + MgO = H2O + MgSO4 + K2SO4, |
| 2NaHCO3 + CuO = H2O + CuCO3 + Na2CO3 |
7. При гидролизе кислые соли распадаются на катионы металла и кислые анионы:
Образующиеся кислые анионы, в свою очередь, обратимо диссоциируют:
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ СОЛЕЙ
1. Термическое разложение.
| [Cu(OH)]2CO3 = 2CuO + CO2 + H2O |
| малахит |
2. Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.
Гидросульфат калия
| Гидросульфат калия | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Гидросульфат калия |
| Традиционные названия | Сернокислый калий, кислый; бисульфат калия |
| Химическая формула | KHSO4 |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 136,17 г/моль |
| Плотность | 2,24-2,61; 2,322 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | 210; 218,6; 222 °C |
| Энтальпия образования (ст. усл.) | -1163,3 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость в воде | 36,3 0 ; 121,6 100 г/100 мл |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 7646-93-7 |
| Регистрационный номер EC | 231-594-1 |
| RTECS | TS7200000 |
Гидросульфат калия — кислая соль щёлочного металла калия и серной кислоты с химической формулой KHSO4. Белый порошок.
Содержание
Получение
Физические свойства
Гидросульфат калия — бесцветные кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P bca, a = 0,840 нм, b = 0,979 нм, c = 1,893 нм, Z = 16. Хорошо растворяется в воде, не растворяется в ацетоне и этаноле.
Химические свойства
Применение
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Гидросульфат калия» в других словарях:
Гидросульфат аммония — Общие Систематическое наименование Гидросульфат аммония Традиционные названия Сернокислый кислый аммоний Химическая формула NH4HSO4 Физические свойства Состояни … Википедия
Калия сульфат — сернокислый калий, K2SO4, соль; бесцветные кристаллы, плотность 2,66 г/см3, tпл 1074 °С. Растворимость 11,1 г. на 100 г H2O при 20 °С, 24,1 г при 100 °С. К. с. входит в состав природных калийных солей (См. Калийные соли), например шёнита… … Большая советская энциклопедия
КАЛИЯ СУЛЬФАТ — K2SO4, бесцв. кристаллы ромбич. сингонии ( а =0,742 нм, b= 1,001 нм, с =0,573 нм, z = 4, пространств. группа Рпат; плотн. 2,66 г/см 3); выше 584 °С устойчива гексагoн. модификация ( а =0,5947 нм, с =0,8375 нм, z = 2, пространств. группа Р63/… … Химическая энциклопедия
Сульфат калия — Сульфат калия … Википедия
Дисульфат калия — Общие … Википедия
Сульфат алюминия-калия — Общие Систематическое наименование Сульфат алюминия калия Традиционные названия Сернокислый алюминий калий Химическая формула KAl(SO4)2 Физические свойства Мо … Википедия
Сульфат хрома(III)-калия — Общие … Википедия
Карбонат калия — Карбонат калия … Википедия
Дихромат калия — У этого термина существуют и другие значения, см. хромпик. Дихромат калия … Википедия
Хлорат калия — Хлорат калия … Википедия
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:
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:
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:
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:
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:
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.
Кислые соли
Задания на применение знаний о кислых солях встречаются в вариантах работ ЕГЭ
на разных уровнях сложности (А, В и С). Поэтому при подготовке учащихся к сдаче ЕГЭ
нужно рассмотреть следующие вопросы.
1. Определение и номенклатура.
Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода многоосновных кислот на металл. Номенклатура кислых солей отличается от средних только добавлением приставки «гидро…» или «дигидро…» к названию соли, например: NaHCO3 – гидрокарбонат натрия, Са(Н2РО4)2 – дигидрофосфат кальция.
Кислые соли получаются при взаимодействии кислот с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями, аммиаком, если кислота в избытке.
Na2S + HCl = NaHS + NaCl,
Также кислые соли получаются при взаимодействии кислотных оксидов со щелочами, если оксид в избытке. Например:
Средняя соль 
кислая соль; например:
K2СО3 KНСО3.
Чтобы из средней соли получить кислую, нужно добавить избыток кислоты или соответствующего оксида и воды:
Чтобы из кислой соли получить среднюю, нужно добавить избыток щелочи:
Гидрокарбонаты разлагаются с образованием карбонатов при кипячении:
2KНСО3 
K2СО3 + Н2О + СО2.
Кислые соли проявляют свойства кислот, взаимодействуют с металлами, оксидами металлов, гидроксидами металлов, солями.
2KНSO4 + Mg = H2 
+ MgSO4 + K2SO4,
2KHSO4 + MgCO3 = H2O + CO2 + K2SO4 + MgSO4,
2KHSO4 + BaCl2 = BaSO4 
+ K2SO4 + 2HCl.
5. Задачи на кислые соли. Образование одной соли.
При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о возможности образования кислых солей, поэтому сначала составляют уравнения всех возможных реакций. После нахождения количеств реагирующих веществ делают вывод о том, какая соль получится, и решают задачу по соответствующему уравнению.
З а д а ч а 1. Через раствор, содержащий 60 г NaOH, пропустили 44,8 л СО2. Найти массу образовавшейся соли.
| Дано: | Найти: m(соли). |
| m(NaOH) = 60 г, | |
| V(CO2) = 44,8 л. |
(NaOH) = m/M = 60 (г)/40 (г/моль) = 1,5 моль;
(СО2) = V/Vm = 44,8 (л)/22,4 (л/моль) = 2 моль.
Поскольку (NaOH) : (CO2) = 1,5 : 2 = 0,75 : 1, то делаем вывод, что СО2 в избытке, следовательно, получится кислая соль:
Количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшего гидроксида натрия:
(NaHCO3) = 1,5 моль.
m(NaHCO3) = M • = 84 (г/моль)•1,5 (моль) = 126 г.
З а д а ч а 2. Оксид фосфора(V) массой 2,84 г растворили в 120 г 9%-й ортофосфорной кислоты. Полученный раствор прокипятили, затем к нему добавили 6 г гидроксида натрия. Найти массу полученной соли.
| Дано: | Найти: m(соли). |
| m(P2O5) = 2,84 г, | |
| m(р-ра)(H3PO4) = 120 г, | |
 (H3PO4) = 9 %, | |
| m(NaOH) = 6 г. |
(P2O5) = m/M = 2,84 (г)/142 (г/моль) = 0,02 моль,
следовательно, 1(H3PO4 получ.) = 0,04 моль.
m(H3PO4) = m(р-ра)• = 120 (г)•0,09 = 10,8 г.
2(H3PO4) = m/M = 10,8 (г)/98 (г/моль) = 0,11 моль,
(H3PO4) = 1 + 2 = 0,11 + 0,04 = 0,15 моль.
(NaOH) = m/M = 6 (г)/40 (г/моль) = 0,15 моль.
(H3PO4) : (NaOH) = 0,15 : 0,15 = 1 : 1,
то получится дигидрофосфат натрия:
(NaH2PO4) = 0,15 моль,
m(NaH2PO4) = M• = 120 (г/моль)•0,15 (моль) = 18 г.
З а д а ч а 3. Сероводород объемом 8,96 л пропустили через 340 г 2%-го раствора аммиака. Назовите соль, получившуюся в результате реакции, и определите ее массу.
Ответ: гидросульфид аммония,
m(NH4HS) = 20,4 г.
З а д а ч а 4. Газ, полученный при сжигании 3,36 л пропана, прореагировал с 400 мл 6%-го раствора гидроксида калия ( 
= 1,05 г/мл). Найти состав полученного раствора и массовую долю соли в полученном растворе.
Ответ: (KНСО3) = 10,23 %.
З а д а ч а 5. Весь углекислый газ, полученный при сжигании 9,6 кг угля, пропустили через раствор, содержащий 29,6 кг гидроксида кальция. Найти массу полученной соли.
З а д а ч а 6. В 9,8 кг 20%-го раствора серной кислоты растворили 1,3 кг цинка. Найти массу полученной соли.
6. Задачи на кислые соли. Образование смеси двух солей.
Это более сложный вариант задач на кислые соли. В зависимости от количества реагирующих веществ возможно образование смеси двух солей.
Например, при нейтрализации оксида фосфора(V) щелочью в зависимости от молярного соотношения реагентов могут образоваться следующие продукты:
(P2O5):(NaOH) = 1:6;
(P2O5):(NaOH) = 1:4;
(P2O5):(NaOH) = 1:2.
Следует помнить, что при неполной нейтрализации возможно образование смеси двух соединений. При взаимодействии 0,2 моль Р2О5 с раствором щелочи, содержащим 0,9 моль NaOH, молярное соотношение находится между 1:4 и 1:6. В этом случае образуется смесь двух солей: фосфата натрия и гидрофосфата натрия.
Если раствор щелочи будет содержать 0,6 моль NaOH, то молярное соотношение будет другим: 0,2:0,6 = 1:3, оно находится между 1:2 и 1:4, поэтому получится смесь двух других солей: дигидрофосфата и гидрофосфата натрия.
Эти задачи можно решать разными способами. Мы будем исходить из предположения, что одновременно происходят две реакции.
А л г о р и т м р е ш е н и я
1. Составить уравнения всех возможных реакций.
2. Найти количества реагирующих веществ и по их соотношению определить уравнения двух реакций, которые происходят одновременно.
3. Обозначить количество одного из реагирующих веществ в первом уравнении как х моль, во втором – у моль.
4. Выразить через х и у количества другого реагирующего вещества согласно молярным соотношениям по уравнениям.
5. Составить систему уравнений с двумя неизвестными.
З а д а ч а 1. Оксид фосфора(V), полученный при сжигании 6,2 г фосфора, пропустили через 200 г 8,4%-го раствора гидроксида калия. Какие вещества и в каких количествах получаются?
| Дано: | Найти: 1; 2. |
| m(P) = 6,2 г, | |
| m(р-ра KОН) = 200 г, | |
| (KОН) = 8,4 %. |
(P) = m/M = 6,2 (г)/31 (г/моль) = 0,2 моль,
следовательно, (P2O5) = 0,1 моль.
m(KOH) = •m(р-ра) = 0,084•200 (г) = 16,8 г,
(KOH) = m/M = 16,8 (г)/56 (г/моль) = 0,3 моль.
Уравнения возможных реакций:
(Р2О5):(KОН) = 0,1:0,3 = 1:3, следовательно, получится смесь двух солей – гидрофосфата и дигидрофосфата калия (уравнения 2 и 3).
Обозначим (Р2О5) в уравнении (2) как х моль, а (Р2О5) в уравнении (3) как у моль, тогда потребуется: (KОН) = 4х + 2у.
Составим систему уравнений:
Поскольку количество вещества образующейся соли вдвое больше количества вещества вступившего в реакцию оксида фосфора(V), то получится по 0,1 моль гидро- и дигидрофосфата калия:
(P2O5)2 = 0,05 моль —> (K2НРО4) = 0,1 моль,
(Р2О5)3 = 0,05 моль —> (KН2РО4) = 0,1 моль.
Ответ: (K2НРО4) = 0,1 моль, ( KН2РО4) = 0,1 моль.
З а д а ч а 2. Найти массы и массовые доли солей, полученных при растворении 22,4 л углекислого газа в 480 г 10%-го раствора гидроксида натрия.
Ответ: m(Na2CO3) = 21,2 г, (Na2CO3) = 4,05%
m(NaHCO3) = 67,2 г, (NaHCO3) = 12,82 %.
З а д а ч а 3. Найти массовые доли солей в растворе, полученном при пропускании 100 м 3 аммиака через 500 кг 50%-го раствора фосфорной кислоты.
Ответ. ((NH4)2HPO4) = 43,8 %, (NH4H2PO4) = 12,8 %.
З а д а ч а 4. К 50 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 11,76 % прибавили 150 г раствора гидроксида калия с массовой долей 5,6 %. Найти состав остатка, полученного при выпаривании раствора.
З а д а ч а 5. Сожгли 5,6 л бутана (н.у.) и образовавшийся углекислый газ пропустили через раствор, содержащий 102,6 г гидроксида бария. Найти массы полученных солей.
