Получение хлората и перхлората калия

   Получение бертолетовой соли. Из хлоратов наиболее ши­рокое применение находит бертолетова соль, которая потреб­ляется в пиротехнике, производстве спичек и для получения солей хлорной кислоты—перхлоратов. Хлораты натрия и кальция гигроскопичны, что ограничивает их применение.

Химический способ получения хлората калия заключается в нагревании «жавелевой воды»:

Бертолетову соль наиболее просто получить действием хлора, полученного при электролизе хлористого калия, на го­рячий (80—90° С) раствор, вытекающий из электролизера. При охлаждении раствора хлорат калия почти весь выпадает в осадок, так как эта соль плохо растворима в воде (3,2% при 0° С, 6,8% при 20° С).

Электрохимический метод получения бертолетовой соли заключаечея в окислении ионов С10~ на аноде:

Процесс ведут следующим образом: сначала электролизу под­вергают раствор, содержащий 300—310 г1л поваренной соли, в ванне с железным катодом и графитовым анодом, без диа­фрагмы, при температуре 40—60° С, плотности тока на аноде 0,03—0,05 а/см2, на катоде—0,025— 0,045 а/см2. Для пред­отвращения восстановления ионов С10~ на катоде к раствору добавляют 5—6 г/л бихромата натрия Na2Cr2O7, и 0,5—0,6 г/л хлористого водорода.

Протекание электролита устанавливают с такой скоростью, чтобы концентрация хлората натрия на выходе составляла около 300 г/л. Полученный раствор нагревают до 90° С с целью превращения неокислившегося гипохлорита в хлорат и далее обрабатывают безводным хлористым калием. Так как хлорат калия — соль, плохо растворимая в воде, то происхо­дит обменная реакция:

После отделения хлората калия раствор содержит 180— 220 г1л NaCI, 70—100 г/л КСlOз, 100—130 г/л KCI и 5— 6 г1л Na^Cr^O,. Раствор подкисляют соляной кислотой (0,5—0,6 г/л хлористого водорода) и подвергают электролизу при температуре 50° С. Получают раствор, содержащий 150—200 г/л КСlOз, 80—120 г/л NaCIO3 60—70 г/л KCI, 140—160 г/л NaCI. Снова отделяют бертолетову соль и т.д. Потенциал окисления ионов С10~ на графите выше, но перенапряжение кислорода на графите несравненно выше, чем перенапряжение реакции С10~-^С10з , что позволяет получать анионы СlOз. Напряжение на ванне равно 3,5—5,0 в, выход по току 80—85%

Если при электролизе раствор защелачивается, то бихромат натрия переходит в хромат Na2Cr2O7, и окраска раствора из оранжевой переходит в желтую. Это указывает на необходи­мость подкислить раствор.

Для поддержания температуры электролита 40—60° С катод делают в виде змеевика, по которому протекает холод­ная вода

Производство бертолетовой соли — процесс энергоемкий. На получение 1 т соли расходуется около 6000 кет • ч элек­троэнергии, 0,61—0,65 т хлористого калия, 15—20 кг хлористого водорода, 1,5—2 кг бихромата натрия.

При получении хлората калия необходимо иметь в виду, что эта соль при попадании в нее веществ, способных окис­ляться, взрывоопасна.

  Получение перхлората калия KCIO4. Перхлораты при­меняются в пиротехнике. На основе перхлоратов изготавли­вают взрывчатые вещества. Безводный перхлорат магния жадно поглощает влагу и применяется как хороший осуши­тель. Хлорная кислота применяется в фотографии, при хими­ческом и электрохимическом травлении и полировке металлов. При работе с перхлоратами необходимо помнить, что при определенных условиях, например при растирании, смешива­нии с органическими веществами, при сильных сотрясениях, безводные соли способны взрываться.

Перхлорат калия получают действием па раствор перхло­рата натрия хлористым калием. Это возможно благодаря низ­кой растворимости перхлората калия. В 100 г воды при 25° С растворяется 209,6 г NaCIO4 или 2,54 г КСlO4 при 60° С—585,2 г NaCIO4 или 8,7 г КС104

Электролизу подвергают раствор, содержащий 500—700 г1л NaClO3, 0,5% Na2Cr2O7 и 0,1—0,15 г/л HCI, при темпера­туре 30—60° С в ванне без диафрагмы, с железнь1м или графитовым катодом и с платиновым анодом в виде фольги, сетки или проволоки, при плотности катодного тока 0,1— 0,2 a/см2 и анодного тока 0,3—0,7 а/см2. Средний выход по току — приблизительно 85 %. Напряжение на ванне — около 6 в.

Электролиз ведут до достижения концентрации перхлора­та натрия в электролите 900—1000 г/л.,К. полученному раствору добавляют хлористый калий, и образующийся при этом перхлорат калия выпадает в осадок

Платиновый анод можно заменить анодом из двуокиси свинца. Для этого на графитовом аноде осаждают слой РbО2 из раствора азотнокислого свинца толщиной 8—10 мм. При электролизе в ванне с анодом из двуокиси свинца электроли­том служит раствор, содержащий 500—700 г/л NaClO3 и 0,5 г/л NaF. Плотность тока на аноде—0,15 а/см2, на ка­тоде—0,07а/см2. Выход по току 90%, напряжение на ванне 4,7-5,7 в

Перхлорат, загрязненный хлоратом (больше 0,2%), осо­бенно взрывоопасен. Поэтому кристаллы перхлората калия после выпадения его в осадок необходимо тщательно отмыть от маточного раствора, который содержит хлораты

www.pirotek.info - пиротехника и взрывчатые вещества, бомбы и салюты