氯酸钾催化分解反应，本文主要内容关键词为：氯酸钾论文,分解论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 氯酸钾催化分解反应的机理和催化剂
1.1 反应机理
对于氯酸钾热分解反应的反应机理，比较典型的说法是：以MnO[，2]为催化剂时，反应（1）在较低温度下（约200℃，远低于KClO[，3]熔点368℃）就能进行。
天津师大冯增媛等用DTA（差热分析）法，并辅以红外吸收光谱、x射线衍射测定对氯酸钾热分解反应进行了较为系统的研究，测定了（纯）氯酸钾、氯酸钾和MnO[，2]等9种金属氧化物催化剂混合物的DTA曲线；测定了KClO[，3]、KClO[，4]及加热至500℃的KClO[，3]的红外吸收光谱；测定了加热至530℃的KClO[，3]的x射线衍射图。经研究后得出：氯酸钾热分解反应，不管催化剂是否存在，都是按照（反应）（2）和（3）分二步进行的，而催化剂的存在，能不同程度地降低（反应）（2）、（3）的活化能，从而降低反应温度。使反应（2）、（3）二步几乎同时发生，外观上表现为反应（1）一步的结果。
1.2 催化剂
氯酸钾热分解反应的催化剂，除MnO[，2]外，一些金属氧化物，如Fe[，2]O[，3]、Cr[，2]O[，3]，甚至香烟灰渣、粘土等也具有催化作用。氯酸钾的差热曲线研究表明：氯酸钾在约360℃时熔化，表现为吸热峰；继续加热，在约500℃出现第一个放热峰，相当于反应（2）；在约580℃出现第二个放热峰，相当于反应（3）；最后，加热至约770℃，出现氧化钾熔化的吸热峰。有关文献研究了第四周期过渡元素氧化物对氯酸钾热分解反应的催化作用，发现3d电子层接近半满状态的元素，其氧化物对氯酸钾热分解反应的催化能力较强，使第一、第二放热峰温度降低得较多，如Fe[，2]O[，3]、NiO等；而3d电子层呈全满（全空）或接近全满（全空）状态的元素，其氧化物催化能力较弱，表现为使第一、第二放热峰温度降低得不多，如TiO[，2]、ZnO等；由于Mn元素3d层呈半满（3d[5]）状态，其氧化物MnO[，2]具有很强的催化活性，能极大地降低其反应的活化能。从差热曲线上看，MnO[，2]的存在使第一、第二放热峰达到了不可分辨的程度，只表现出一个放热峰，即反应（2）、（3）几乎同时发生，外观上表现为反应（1）的结果。香烟灰渣、粘土等所以具有催化作用，这是由于它们含有多种金属氧化物（包括过渡金属氧化物）的缘故。催化作用的强弱除与催化剂种类有关外，在一定条件下，还与催化剂（MnO[，2]）的量，以及氯酸钾和催化剂的质量比有关。（一般可以在3：1到6：1之间选择。）
2 氯酸钾催化分解反应的产物
早在1820年，D
berenier首先用MnO[，2]催化KClO[，3]热分解的方法制备氧气，同时指出所得气体有异常的气味，认为这是其中存在少量强氧化性气体所引起的。随后的研究也表明，MnO[，2]作催化剂，虽能降低KClO[，3]分解反应的温度，但所得氧气中含有少量强氧化性气体。Schnbein、Brunk等认为这杂质气体是臭氧（O[，3]），但Leeds等人认为是氯（Cl[，2]）。一般认为，在MnO[，2]催化KClO[，3]分解反应制备氧气的条件下，产生O[，3]几乎是不可能的。
E.G.Rochow等人研究了KClO[，3]催化分解的产物，发现氧气中所含强氧化性气体具有强烈的反应活性，引起质谱仪连接部分的密封用烃类化合物的使用寿命缩短，并使所得质谱图难以解释。而且发现该强氧化性物质对KI—淀粉试纸具有独特的作用——当试纸是干的时，它变为棕色，然后很快变为白色。由于氧气中总会有水蒸气，如分解产物中含有Cl[，2]，则KI—淀粉试纸变为棕色（I[，2]）后，再转变为蓝色，然后再变为白色。一般情况下，O[，2]不可能氧化KI，表明气体产物中必定含有较O[，2]氧化性强但又不是Cl[，2]的物质。
E.C.Rochow把氯酸钾催化分解的气体产物通过一定浓度的KI溶液，再用已知浓度的Na[，2]S[，2]O[，3]，溶液滴定生成的I[，2]。根据KClO[，3]用量及Na[，2]S[，2]O[，3]，消耗量求得，KClO[，3]（MnO[，2]）热分解气体产物中含有＜3％（体积）的非O[，2]的强氧化性气体。在一定条件下，催化剂量越多生成的强氧化性气体也越多。E.G.Rochow进一步对MnO[，2]催化KClO[，3]热分解的气体产物（刚发生的，以及在44℃保存48小时）进行了质谱研究，发现产物中无Cl[，2]，而存在氯的氧化物——二氧化氯（ClO[，2]）和七氧化二氯（Cl[，2]O[，7]）。但迄今还没有人提出ClO[，2]等的生成机理。有些人认为氧气中含有Cl[，2]，可能是由于发生了如下反应
2ClO[，2]
Cl[，2]+2O[，2]