高鐵酸鉀

高鐵酸鉀是一種無機物，化學式為K₂FeO₄。

高鐵酸鉀
IUPAC名 Potassium ferrate(VI) 鐵(VI)酸鉀
別名	鐵酸鉀
識別
CAS編號	39469-86-8  Y
性質
化學式	K2FeO4
摩爾質量	198.0392 g·mol⁻¹
外觀	深紫色固體
密度	2.829 g/cm3
熔點	>198 °C (分解)
溶解性（水）	溶於1M KOH
溶解性（其他溶劑）	與多數溶劑反應
結構
晶體結構	K2SO4
配位幾何	四面體
偶極矩	0 D
危險性
警示術語	R：R8
安全術語	S：S17, S36
歐盟分類	氧化性 (O)
相關物質
其他陰離子	錳酸鉀 鉻酸鉀
其他陽離子	高鐵酸鈉 高鐵酸鋇
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

性質

純品為暗紫色有光澤粉末。極易溶於水生成淺紫紅色溶液，靜置時會逐漸分解放出氧氣並沉澱出三氧化二鐵的水合物，一般寫作氫氧化鐵，分解過程也會使溶液的pH值升高。

${\displaystyle \ 4K_{2}FeO_{4}+10H_{2}O\rightarrow 4Fe(OH)_{3}+8KOH+3O_{2}\uparrow }$

高鐵酸鉀在198°C以下和在強鹼性溶液中穩定，其穩定性隨着溶液pH的升高而增加。

表： 高鐵酸鉀溶液在不同條件下的穩定性^[1]

介質	1h分解率	4h分解率
2 mol·L-1 KOH	37%	80%
6 mol·L-1 KOH	8%	34%
10 mol·L-1 KOH		11%

磷酸根、硼酸根、Fe³⁺、氫氧化鐵、二氧化錳、二氧化鉛會加速高鐵酸鉀分解，而Zn²⁺對高鐵酸鉀有穩定作用。

高鐵酸鉀結晶為正交晶系，晶格常數 a = 76.9 pm，b = 103.3 pm，c=58.6 pm，空間群 Pnam，與硫酸鉀和鉻酸鉀同晶型。^[2]

它是極好的氧化劑，有高效的消毒作用。密封乾燥儲存。

歷史

德國化學家格奧爾格·恩斯特·施塔爾（1660～1734）首先發現硝酸鉀與鐵粉混合點燃後生成的殘渣，可溶於水而成紫色溶液。此後，法國化學家埃德蒙·弗雷米（1814～1894）發現三氧化二鐵與氫氧化鉀共熔融反應後，得到可溶於水的產物，且產物組成與高錳酸鉀相類似。

製備

1、用次氯酸鈉濃鹼溶液將硝酸鐵氧化為高鐵酸鈉，然後用氫氧化鉀轉化為高鐵酸鉀。抽濾得粗品，並用氫氧化鉀溶液溶解，重結晶，用苯和95％乙醇進行脫鹼、乙醚洗滌，乾燥，製得高鐵酸鉀產品。

${\displaystyle \ 2NaOH+Cl_{2}\rightarrow NaClO+NaCl+H_{2}O}$

${\displaystyle \ Fe(NO_{3})_{3}+3NaOH\rightarrow Fe(OH)_{3}+3NaNO_{3}}$

${\displaystyle \ 2Fe(OH)_{3}+3NaClO+4NaOH\rightarrow 2Na_{2}FeO_{4}}$${\displaystyle \ +3NaCl+5H_{2}O}$

${\displaystyle \ Na_{2}FeO_{4}+2KOH\rightarrow K_{2}FeO_{4}+2NaOH}$

2、在隔膜型電解槽中，以鐵為陽極材料，對三氯化鐵和氫氧化鈉溶液進行電解氧化。經鐵的氧化-氫氧化物絡合物，鐵被氧化為高鐵酸根離子。然後，加入氫氧化鉀將其轉化為高鐵酸鉀。抽濾，用異丙醇脫鹼、洗滌，經乾燥，製得高鐵酸鉀。

${\displaystyle \ Fe+8OH^{-}\ {\xrightarrow {Cl^{-}}}\ }$${\displaystyle \ \;[Fe_{2}O_{3}\cdot {\mathit {n}}H_{2}O]\ {\xrightarrow {Cl^{-}}}}$${\displaystyle \ FeO_{4}^{2-}+4H_{2}O+6e^{-}}$

${\displaystyle \ FeCl_{3}+8OH^{-}\ {\xrightarrow {Cl^{-}}}\ [Fe_{3}O_{4}\cdot {\mathit {n}}H_{2}O]\ {\xrightarrow {Cl^{-}}}}$${\displaystyle \ \;FeO_{4}^{2-}+4H_{2}O+3Cl^{-}+3{\mathit {e}}^{-}}$

${\displaystyle \ 6Na^{+}+6H_{2}O+6{\mathit {e}}^{-}\rightarrow 6NaOH+3H_{2}\uparrow }$

${\displaystyle \ Na_{2}FeO_{4}+2KOH\rightarrow K_{2}FeO_{4}+2NaOH}$

用途

高鐵酸鉀是一種新型的非氮高效氧化劑和消毒劑且為公認的綠色消毒劑，用於飲用水處理，可快速殺死水中的細菌和病毒，除去水中的一些有機污染物和重金屬離子，脫色除臭，其特點是水處理後生成的氧化鐵副產物對環境沒有危害。化工和有機合成中，用作氧化劑，用於氧化亞硝酸鹽、磺酸、亞鐵氰化物和其他無機物以及在煉鋅時除去錳、銻和砷。有機合成中，則可用於氧化醇類、含氮化合物、烴類等化合物，其優點為反應綠色、選擇性高、活性高。此外，在煙草工業中，高鐵酸鉀也用作香煙過濾嘴。