酸性重铬酸钾

引入

酸性重铬酸钾常见于一个具体应用：检测酒精。

它的价值不在于“重铬酸钾这个盐本身很常见”，而在于酸性条件下的 $\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}$ 具有强氧化性，可以把一些还原性物质氧化，同时自身由橙色的六价铬还原为绿色的三价铬。

为什么酒驾检测中会出现颜色变化？

酸性重铬酸钾为什么要强调“酸性”？

正文

定义

酸性重铬酸钾通常指重铬酸钾 $\mathrm{K}{}_2\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7$ 在酸性溶液中的氧化体系，其中 $\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}$ 具有强氧化性，可将乙醇等还原性物质氧化。

物质名称	性质	类别	气味	颜色	物态	说明
重铬酸钾 $\mathrm{K}{}_2\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7$	强氧化性，有毒	盐、氧化剂	无味	橙红色	固体	酸性条件下氧化性增强
铬离子 $\mathrm{Cr}{}^{3+}$	还原产物	金属阳离子	-	绿色	溶液中存在	酒精检测的颜色变化来源

氧化性来源

酸性条件下，$\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}$ 中的铬处于 +6 价，容易被还原为 +3 价的 $\mathrm{Cr}{}^{3+}$。

半反应可以写作：

$$\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}+14\mathrm{H}{}^{+}+6\mathrm{e}{}^{-}=2\mathrm{Cr}{}^{3+}+7\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$

这个式子也说明为什么要强调酸性：反应物中需要 $\mathrm{H}{}^{+}$，酸性越明确，重铬酸根的氧化性越容易表现出来。

应用

可以用来检测酒精

原理：酸性重铬酸钾与乙醇发生氧化还原反应。乙醇 $\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$ 被氧化，重铬酸根 $\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}$ 被还原为绿色的 $\mathrm{Cr}{}^{3+}$。

对象	变化	作用
乙醇 $\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}$	被氧化为乙酸 $\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}$	还原剂
重铬酸根 $\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}$	被还原为 $\mathrm{Cr}{}^{3+}$	氧化剂
溶液颜色	橙色变绿色	判断是否发生反应

总反应可表示为：

$$3\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}+2\mathrm{Cr}{}_2\mathrm{O}{}_7{}^{2-}+16\mathrm{H}{}^{+}\to 3\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}+4\mathrm{Cr}{}^{3+}+11\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$$

这里的判断重点不是“闻到酒味”，而是通过颜色变化把看不见的氧化还原反应显形。

使用限制

酸性重铬酸钾有毒，且含有六价铬，不能把它当成普通检测试剂随意处理。实际使用中还要注意：其他具有还原性的物质也可能使它变色，所以它能说明发生了氧化还原反应，但不等于在所有场景下都只对应乙醇。

引出

还有哪些氧化剂可以用于检验还原性物质？

高锰酸钾和酸性重铬酸钾的氧化性有什么差别？