對於錳、氯這類變價極多的元素,參與的氧化—還原反應容易出現多個平行反應,或者主反應和副反應同時發生,有些反應會相當複雜,切莫單因素單條件考慮問題。
舉個非常簡單的例子,氯酸鉀和鹽酸的反應,至少會出現2個平行反應:
2KClO3 + 4HCl → 2KCl + 2ClO2↑ + Cl2↑ + 2H2O
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2↑ + H2O
這是因為KClO3中的+5價氯有可能被還原為+4價氯,也有可能被還原為0價氯。從標準電極電勢看,兩個反應都能發生。
ClO2分壓(體積)超過10%,就有自爆的可能,因此實驗室中切不可用氯酸鉀與鹽酸反應制取氯氣。
高錳酸鉀是很強的氧化劑,很容易將氯離子氧化為氯氣:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
但從標準電極電勢看,高錳酸鉀的氧化性也足以將氯離子氧化為ClO2、Cl2O7等更高價的氧化物。實際上實驗室使用高錳酸鉀和鹽酸反應制取氯氣,鹽酸不宜太濃(1:1鹽酸,即約6mol/L鹽酸即可),而且要慢慢滴加,不可一下子將大量37%鹽酸加入高錳酸鉀中,這樣會引起非常劇烈的反應,甚至有失控爆炸的危險,與ClO2、Cl2O7等易爆氯氧化物的生成不無關係。
所以,古老的實驗室制氯氣方法,即用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下緩和反應,一直沿用到今天,已有200多年曆史,原因就在於此方法比較安全,二氧化錳的氧化性一般不足以將氯離子氧化為易爆高價氯氧化物。
從標準電極電勢看,酸性條件下,高錳酸鉀也有將單質氯氧化為ClO3-、ClO4-等更高價化合物的能力,因此高錳酸鉀在酸性條件下氧化氯氣,也不是絕對不可能發生的,但這僅僅是一個熱力學上可行的結論,在動力學上是否可行?是否是單一反應?目前也很難下定論,最好透過實驗證實。
酸性高錳酸鉀溶液是強氧化劑,金屬鋅則是強還原劑,但鋅粉卻很難使得酸性高錳酸鉀溶液褪色,相比之下,還原性弱得多的過氧化氫卻能使得酸性高錳酸鉀溶液迅速褪色,這就是典型的熱力學(標準電極電勢)可行但動力學不一定可行的例子。
對於錳、氯這類變價極多的元素,參與的氧化—還原反應容易出現多個平行反應,或者主反應和副反應同時發生,有些反應會相當複雜,切莫單因素單條件考慮問題。
舉個非常簡單的例子,氯酸鉀和鹽酸的反應,至少會出現2個平行反應:
2KClO3 + 4HCl → 2KCl + 2ClO2↑ + Cl2↑ + 2H2O
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2↑ + H2O
這是因為KClO3中的+5價氯有可能被還原為+4價氯,也有可能被還原為0價氯。從標準電極電勢看,兩個反應都能發生。
ClO2分壓(體積)超過10%,就有自爆的可能,因此實驗室中切不可用氯酸鉀與鹽酸反應制取氯氣。
高錳酸鉀是很強的氧化劑,很容易將氯離子氧化為氯氣:
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O
但從標準電極電勢看,高錳酸鉀的氧化性也足以將氯離子氧化為ClO2、Cl2O7等更高價的氧化物。實際上實驗室使用高錳酸鉀和鹽酸反應制取氯氣,鹽酸不宜太濃(1:1鹽酸,即約6mol/L鹽酸即可),而且要慢慢滴加,不可一下子將大量37%鹽酸加入高錳酸鉀中,這樣會引起非常劇烈的反應,甚至有失控爆炸的危險,與ClO2、Cl2O7等易爆氯氧化物的生成不無關係。
所以,古老的實驗室制氯氣方法,即用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下緩和反應,一直沿用到今天,已有200多年曆史,原因就在於此方法比較安全,二氧化錳的氧化性一般不足以將氯離子氧化為易爆高價氯氧化物。
從標準電極電勢看,酸性條件下,高錳酸鉀也有將單質氯氧化為ClO3-、ClO4-等更高價化合物的能力,因此高錳酸鉀在酸性條件下氧化氯氣,也不是絕對不可能發生的,但這僅僅是一個熱力學上可行的結論,在動力學上是否可行?是否是單一反應?目前也很難下定論,最好透過實驗證實。
酸性高錳酸鉀溶液是強氧化劑,金屬鋅則是強還原劑,但鋅粉卻很難使得酸性高錳酸鉀溶液褪色,相比之下,還原性弱得多的過氧化氫卻能使得酸性高錳酸鉀溶液迅速褪色,這就是典型的熱力學(標準電極電勢)可行但動力學不一定可行的例子。