Cel: pogłębić wiedzę uczniów na dany temat.
Zadania:
- scharakteryzować chrom jako substancję prostą;
- zapoznanie studentów ze związkami chromu o różnych stopniach utlenienia;
- wykazać zależność właściwości związków od stopnia utlenienia;
- wykazywać właściwości redoks związków chromu;
- dalsze kształtowanie umiejętności zapisywania równań reakcji chemicznych w postaci cząsteczkowej i jonowej, sporządzania wagi elektronicznej;
- kontynuować kształtowanie umiejętności obserwowania eksperymentu chemicznego.
Forma lekcji: wykład z elementami samodzielnej pracy studentów i obserwacji eksperymentu chemicznego.
Postęp lekcji
I. Powtórzenie materiału z poprzedniej lekcji.
1. Odpowiedz na pytania i wykonaj zadania:
Jakie pierwiastki należą do podgrupy chromu?
Napisz elektroniczne wzory atomów
Jakiego rodzaju są to elementy?
Jakie są stopnie utlenienia w związkach?
Jak zmienia się promień atomowy i energia jonizacji z chromu na wolfram?
Możesz zaproponować uczniom wypełnienie tabeli przy użyciu tabelarycznych wartości promieni atomów, energii jonizacji i wyciągnięcia wniosków.
Przykładowa tabela:
2. Wysłuchaj wypowiedzi ucznia na temat „Pierwiastki podgrupy chromu w przyrodzie, otrzymywanie i wykorzystanie”.
II. Wykład.
Plan wykładu:
- Chrom.
- Związki chromu. (2)
- tlenek chromu; (2)
- Wodorotlenek chromu. (2)
- Związki chromu. (3)
- tlenek chromu; (3)
- Wodorotlenek chromu. (3)
- Związki chromu (6)
- tlenek chromu; (6)
- Kwasy chromowy i dichromowy.
- Zależność właściwości związków chromu od stopnia utlenienia.
- Właściwości redoks związków chromu.
1. Chrom.
Chrom to biały, błyszczący metal o niebieskawym odcieniu, bardzo twardy (gęstość 7,2 g/cm3), temperatura topnienia 1890˚С.
Właściwości chemiczne: Chrom jest nieaktywnym metalem w normalnych warunkach. Wynika to z faktu, że jego powierzchnia pokryta jest warstwą tlenku (Cr 2 O 3). Po podgrzaniu warstwa tlenku ulega zniszczeniu, a chrom reaguje z prostymi substancjami w wysokiej temperaturze:
- 4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
- 2Cr + 3S = Cr2S 3
- 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
Ćwiczenia: napisać równania reakcji chromu z azotem, fosforem, węglem i krzemem; do jednego z równań sporządzić wagę elektroniczną, wskazać utleniacz i reduktor.
Interakcja chromu z substancjami złożonymi:
W bardzo wysokich temperaturach chrom reaguje z wodą:
- 2Cr + 3 H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3 H 2
Ćwiczenia:
Chrom reaguje z rozcieńczonymi kwasami siarkowymi i solnymi:
- Cr + H2SO4 = CrSO4 + H2
- Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H2
Ćwiczenia: sporządzić wagę elektroniczną, wskazać utleniacz i reduktor.
Skoncentrowany kwas siarkowy i kwas azotowy pasywują chrom.
2. Związki chromu. (2)
1. Tlenek chromu (2)- CrO - stała jasnoczerwona substancja, typowy tlenek zasadowy (odpowiada wodorotlenkowi chromu (2) - Cr (OH) 2), nie rozpuszcza się w wodzie, ale rozpuszcza się w kwasach:
- CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O
Ćwiczenia: sporządzić równanie reakcji w postaci cząsteczkowej i jonowej oddziaływania tlenku chromu (2) z kwasem siarkowym.
Tlenek chromu (2) łatwo utlenia się w powietrzu:
- 4CrO + O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
Ćwiczenia: sporządzić wagę elektroniczną, wskazać utleniacz i reduktor.
Tlenek chromu (2) powstaje podczas utleniania amalgamatu chromu tlenem atmosferycznym:
2Сr (amalgamat) + О 2 = 2СrО
2. Wodorotlenek chromu (2)- Cr (OH) 2 - żółta substancja, słabo rozpuszczalna w wodzie, o wyraźnym charakterze zasadowym, dlatego oddziałuje z kwasami:
- Cr(OH)2 + H2SO4 = CrSO4 + 2H2O
Ćwiczenia: ułożyć równania reakcji w postaci cząsteczkowej i jonowej oddziaływania tlenku chromu (2) z kwasem solnym.
Podobnie jak tlenek chromu (2), wodorotlenek chromu (2) utlenia:
- 4 Cr (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Cr (OH) 3
Ćwiczenia: sporządzić wagę elektroniczną, wskazać utleniacz i reduktor.
Wodorotlenek chromu (2) można otrzymać przez działanie zasad na sole chromu (2):
- CrCl2 + 2KOH = Cr(OH)2 ↓ + 2KCl
Ćwiczenia: pisać równania jonowe.
3. Związki chromu. (3)
1. Tlenek chromu (3)- Cr 2 O 3 - ciemnozielony proszek, nierozpuszczalny w wodzie, ogniotrwały, o twardości zbliżonej do korundu (odpowiada wodorotlenkowi chromu (3) - Cr (OH) 3). Tlenek chromu (3) ma charakter amfoteryczny, jednak słabo rozpuszcza się w kwasach i zasadach. Podczas topienia zachodzą reakcje z alkaliami:
- Cr2O3 + 2KOH = 2KSrO2 (chromit K)+ H2O
Ćwiczenia: sporządzić równanie reakcji w postaci cząsteczkowej i jonowej oddziaływania tlenku chromu (3) z wodorotlenkiem litu.
Trudno jest wchodzić w interakcje ze stężonymi roztworami kwasów i zasad:
- Cr2O3 + 6 KOH + 3H2O \u003d 2K3 [Cr (OH) 6]
- Cr2O3 + 6HCl \u003d 2CrCl3 + 3H2O
Ćwiczenia: ułożyć równania reakcji w postaci cząsteczkowej i jonowej oddziaływania tlenku chromu (3) ze stężonym kwasem siarkowym i stężonym roztworem wodorotlenku sodu.
Tlenek chromu (3) można otrzymać przez rozkład dichromianu amonu:
- (NH4) 2Cr2O7 \u003d N2+Cr2O3 + 4H2O
2. Wodorotlenek chromu (3) Cr (OH) 3 otrzymuje się przez działanie alkaliów na roztwory soli chromu (3):
- CrCl 3 + 3KOH \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3KSl
Ćwiczenia: pisać równania jonowe
Wodorotlenek chromu (3) jest szaro-zielonym osadem, po otrzymaniu którego należy uzupełnić alkalia. Otrzymany w ten sposób wodorotlenek chromu(3) w przeciwieństwie do odpowiadającego mu tlenku łatwo wchodzi w interakcje z kwasami i zasadami, tj. wykazuje właściwości amfoteryczne:
- Cr (OH) 3 + 3HNO 3 \u003d Cr (NO 3) 3 + 3H 2 O
- Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3 [Cr(OH) 6] (heksahydroksochromit K)
Ćwiczenia: ułożyć równania reakcji w postaci cząsteczkowej i jonowej oddziaływania wodorotlenku chromu (3) z kwasem solnym i wodorotlenkiem sodu.
Po stopieniu Cr (OH) 3 z alkaliami otrzymuje się metachromity i ortochromity:
- Cr(OH)3 + KOH = KCrO2 (metachromit K)+ 2H2O
- Cr(OH) 3 + KOH = K 3 CrO 3 (ortochromit K)+ 3H2O
4. Związki chromu. (6)
1. Tlenek chromu (6)- CrO 3 - ciemnoczerwona substancja krystaliczna, dobrze rozpuszczalna w wodzie - typowy tlenek kwasowy. Ten tlenek odpowiada dwóm kwasom:
- CrO3 + H2O \u003d H2CrO4 (kwas chromowy - powstaje z nadmiaru wody)
- CrO3 + H2O \u003d H2Cr2O7 (kwas dichromowy - powstaje przy wysokim stężeniu tlenku chromu (3)).
Tlenek chromu (6) jest bardzo silnym utleniaczem, dlatego silnie oddziałuje z substancjami organicznymi:
- C2H5OH + 4CrO3 \u003d 2CO2 + 2Cr2O3 + 3H2O
Utlenia również jod, siarkę, fosfor, węgiel:
- 3S + 4CrO3 \u003d 3SO2 + 2Cr2O3
Ćwiczenia: ułożyć równania reakcji chemicznych tlenku chromu (6) z jodem, fosforem, węglem; do jednego z równań sporządzić wagę elektroniczną, wskazać utleniacz i reduktor
Po podgrzaniu do 250 0 C tlenek chromu (6) rozkłada się:
- 4CrO3 \u003d 2Cr2O3 + 3O2
Tlenek chromu (6) można otrzymać przez działanie stężonego kwasu siarkowego na stałe chromiany i dichromiany:
- K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2CrO 3 + H 2 O
2. Kwasy chromowy i dichromowy.
Kwasy chromowy i dichromowy występują tylko w roztworach wodnych, tworzą trwałe sole, odpowiednio chromiany i dichromiany. Chromiany i ich roztwory są żółte, dichromiany są pomarańczowe.
Chromian - jony CrO 4 2- i dwuchromian - jony Cr 2O 7 2- łatwo przechodzą między sobą, gdy zmienia się środowisko roztworu
W kwaśnym środowisku roztworu chromiany zamieniają się w dichromiany:
- 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
W środowisku alkalicznym dichromiany zamieniają się w chromiany:
- K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
Po rozcieńczeniu kwas dichromowy staje się kwasem chromowym:
- H2Cr2O7 + H2O \u003d 2H2CrO4
5. Zależność właściwości związków chromu od stopnia utlenienia.
| Stan utlenienia | +2 | +3 | +6 |
| Tlenek | CrO | Cr 2 O 3 | CrO 3 |
| Natura tlenku | podstawowy | amfoteryczny | kwas |
| Wodorotlenek | Cr(OH) 2 | Cr(OH) 3 - H 3 CrO 3 | H2CrO4 |
| Natura wodorotlenku | podstawowy | amfoteryczny | kwas |
|
→ osłabienie właściwości zasadowych i wzmocnienie kwaśnych→ |
|||
6. Właściwości redoks związków chromu.
Reakcje w środowisku kwaśnym.
W środowisku kwaśnym związki Cr +6 zamieniają się w związki Cr +3 pod działaniem czynników redukujących: H 2 S, SO 2, FeSO 4
- K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4H 2 SO 4 \u003d 3S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
- S-2 – 2e → S 0
- 2Kr +6 + 6e → 2Kr +3
Ćwiczenia:
1. Wyrównać równanie reakcji metodą bilansu elektronowego, wskazać utleniacz i reduktor:
- Na 2 CrO 4 + K 2 S + H 2 SO 4 = S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O
2. Dodać produkty reakcji, zrównać równanie metodą bilansu elektronowego, wskazać utleniacz i reduktor:
- K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 \u003d? +? +H2O
Reakcje w środowisku alkalicznym.
W środowisku alkalicznym związki chromu Cr+3 ulegają przemianie w związki Cr+6 pod działaniem utleniaczy: J2, Br2, Cl2, Ag2O, KClO3, H2O2, KMnO4:
- 2KCrO2 +3 Br2 +8NaOH \u003d 2Na2CrO4 + 2KBr + 4NaBr + 4H2O
- Cr +3 - 3e → Cr +6
- Br2 0 +2e → 2Br -
Ćwiczenia:
Wyrównać równanie reakcji metodą bilansu elektronowego, wskazać utleniacz i reduktor:
- NaCrO 2 + J 2 + NaOH = Na 2 CrO 4 + NaJ + H 2 O
Dodać produkty reakcji, zrównać równanie metodą bilansu elektronowego, wskazać utleniacz i reduktor:
- Cr(OH)3 + Ag2O + NaOH = Ag + ? +?
W ten sposób właściwości utleniające są konsekwentnie wzmacniane przez zmianę stopnia utlenienia w szeregu: Cr +2 → Cr +3 → Cr +6. Związki chromu (2) są silnymi środkami redukującymi, łatwo ulegają utlenieniu, przekształcając się w związki chromu (3). Związki chromu (6) są silnymi utleniaczami, łatwo redukowanymi do związków chromu (3). Związki chromu (3) w interakcji z silnymi środkami redukującymi wykazują właściwości utleniające, przechodząc w związki chromu (2), a w reakcji z silnymi utleniaczami wykazują właściwości redukujące, przechodząc w związki chromu (6)
Do metody wykładowej:
- W celu zwiększenia aktywności poznawczej studentów i podtrzymania zainteresowania wskazane jest przeprowadzenie w trakcie wykładu eksperymentu demonstracyjnego. W zależności od możliwości laboratorium edukacyjnego uczniowie mogą zademonstrować następujące eksperymenty:
- otrzymywanie tlenku chromu (2) i wodorotlenku chromu (2), wykazanie ich podstawowych właściwości;
- otrzymywanie tlenku chromu (3) i wodorotlenku chromu (3), dowód ich właściwości amfoterycznych;
- otrzymanie tlenku chromu (6) i rozpuszczenie go w wodzie (otrzymanie kwasu chromowego i dichromowego);
- przejście chromianów w dichromiany, dichromianów w chromiany.
- Zadania pracy samodzielnej można różnicować uwzględniając realne możliwości uczenia się uczniów.
- Wykład można uzupełnić wykonując następujące zadania: napisać równania reakcji chemicznych, za pomocą których można przeprowadzić następujące przekształcenia:
III. Praca domowa: zakończ wykład (dodaj równania reakcji chemicznych)
- Wasiljewa Z.G. Prace laboratoryjne z chemii ogólnej i nieorganicznej. -M.: "Chemia", 1979 - 450 s.
- Jegorow A.S. Nauczyciel chemii. - Rostów nad Donem: "Feniks", 2006.-765 s.
- Kudriawcew A.A. Kompilacja równań chemicznych. - M., "Szkoła wyższa", 1979. - 295 s.
- Pietrow M.M. Chemia nieorganiczna. - Leningrad: „Chemia”, 1989. - 543 s.
- Uszkołowa V.N. Chemia: konkurencyjne zadania i odpowiedzi. - M.: "Oświecenie", 2000. - 223 s.
17. dok
Chrom. Tlenki chromu (II), (III) i (VI). Wodorotlenki i sole chromu (II) i (III). Chromiany i dichromiany. Złożone związki chromu (III)
17.1. Krótki opis pierwiastków podgrupy chromu
Podgrupa chromu jest boczną podgrupą grupy VI układu okresowego pierwiastków D.I. Mendelejew. Podgrupa obejmuje chrom Cr, molibden Mo, wolfram W.
Pierwiastki te należą również do metali przejściowych, ponieważ. budują podpoziom d warstwy przedzewnętrznej. W zewnętrznej warstwie atomów tych pierwiastków znajduje się jeden (dla chromu i molibdenu) lub dwa (dla wolframu) elektrony. Zatem atomy pierwiastków podgrupy chromu mają sześć elektronów walencyjnych, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązania chemicznego (patrz Tabela 30).
Chrom, molibden, wolfram są podobne pod wieloma właściwościami fizycznymi i chemicznymi: na przykład w postaci prostych substancji wszystkie są ogniotrwałymi srebrno-białymi metalami o wysokiej twardości i szeregu cennych właściwości mechanicznych - zdolności do toczenia, ciągnięcia i stempelek.
Z chemicznego punktu widzenia wszystkie metale z podgrupy chromu są odporne na działanie powietrza i wody (w normalnych warunkach), po podgrzaniu wszystkie oddziałują z tlenem, halogenami, fosforem i węglem.
Pod działaniem stężonych kwasów (HNO 3, H 2 SO 4) w zwykłej temperaturze metale podgrupy chromu ulegają pasywacji.
Dla wszystkich pierwiastków z podgrupy chromu najbardziej typowe są związki, w których występują ich stopnie utlenienia +2, +3, +6 (choć są związki, których stopnie mogą wynosić również +4 i +5, a dla chromu i +1). Pierwiastki z podgrupy chromu nie mają ujemnego stopnia utlenienia i nie tworzą lotnych związków wodoru. Stałe wodorki, takie jak CrH 3, są znane tylko dla chromu. Związki pierwiastków dwuwartościowych są nietrwałe i łatwo utleniają się do wyższych stopni utlenienia.
Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia wzrasta kwaśny charakter tlenków, przy maksymalnym stopniu utlenienia +6 powstają tlenki typu RO 3, którym odpowiadają kwasy H 2 RO 4. Siła kwasów naturalnie spada od chromu do wolframu. Większość soli tych kwasów jest słabo rozpuszczalna w wodzie, dobrze rozpuszczają się tylko sole metali alkalicznych i sole amonowe.
Podobnie jak w innych przypadkach właściwości metaliczne pierwiastków z podgrupy chromu rosną wraz ze wzrostem numeru seryjnego.
Stva. Aktywność chemiczna metali w szeregu chrom - molibden - wolfram zauważalnie spada.
Wszystkie metale z podgrupy chromu są szeroko stosowane w nowoczesnych technologiach, zwłaszcza w przemyśle metalurgicznym do produkcji stali specjalnych.
17.2. Chrom
Będąc w naturze
Chrom jest jednym z dość powszechnych pierwiastków, jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi około 0,02% (22 miejsce). Chrom występuje wyłącznie w związkach, głównymi minerałami są chromit FeCr 2 O 4 (lub FeO Cr 2 O 3), czyli chromit żelazowy i krokoit PbCtO 4 (lub PbO CrO 3). Kolor wielu pierwiastków wynika z obecności w nich chromu. Na przykład złoto-zielony odcień szmaragdu lub czerwony rubin nadaje domieszka tlenku chromu Cr 2 O 3.
Paragon
Surowcem do przemysłowej produkcji chromu jest chromowana ruda żelaza. Jego obróbka chemiczna prowadzi do Cr 2 O 3 . Redukcja Cr 2 O 3 aluminium lub krzemem daje chrom metaliczny o niskiej czystości:
Cr2O3 + Al \u003d Al2O3 + 2Cr
2Cr2O3 + 3Si \u003d 3SiO2 + 4Cr
Czystszy metal otrzymuje się przez elektrolizę stężonych roztworów związków chromu.
^ Właściwości fizyczne
Chrom to stalowoszary metal, twardy, raczej ciężki ( = 7,19 g / cm 3), plastyczny, ciągliwy, topi się w 1890 ° C, wrze w 2480 ° C. Występuje w przyrodzie jako mieszanina czterech stabilnych izotopów o liczbach masowych 50, 52, 53 i 54. Najczęstszym izotopem jest 52 Cr (83,76%).
Właściwości chemiczne
Układ elektronów na orbitali 3d i 4s atomu chromu można przedstawić na schemacie:
To pokazuje, że chrom może wykazywać różne stopnie utlenienia w związkach od +1 do +6; spośród nich najbardziej stabilne są związki chromu o stopniach utlenienia +2, +3, +6. Tak więc nie tylko s-elektron poziomu zewnętrznego, ale także pięć d-elektronów poziomu przed-zewnętrznego uczestniczy w tworzeniu wiązań chemicznych.
W normalnych warunkach chrom jest odporny na działanie tlenu, wody i niektórych innych odczynników chemicznych. W wysokich temperaturach chrom spala się w tlenie:
4Cr + 3O 2 \u003d 2Cr 2 O 3
Po podgrzaniu reaguje z parą wodną:
2Cr + 3Н 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2
Po podgrzaniu chrom metaliczny reaguje również z halogenami, siarką, azotem, fosforem, węglem, krzemem i borem. Na przykład: 2Cr+N 2 =2CrN 2Cr+3S=Cr 2 S 3 Cr+2Si=CrSi 2
Metal rozpuszcza się w zwykłej temperaturze w rozcieńczonych kwasach (HCl, H 2 SO 4) z uwolnieniem wodoru. W takich przypadkach przy braku powietrza powstają sole chromu (II):
Cr + 2HCl \u003d CrCl2 + H 2 A w powietrzu - sole chromu (III): 4Cr + 12HCl + 3O 2 \u003d 4CrCl + 6H 2 O
Jeśli metal jest zanurzony na jakiś czas w kwasie azotowym (stężonym lub rozcieńczonym), to przestaje rozpuszczać się w HCl i H 2 SO 4, nie zmienia się po podgrzaniu halogenami itp. Zjawisko to - pasywacja - tłumaczy się tworzeniem się warstwy ochronnej na powierzchni metalu - bardzo gęstej i wytrzymałej mechanicznie (choć bardzo cienkiej) warstwy tlenku chromu Cr 2 O 3.
Aplikacja
Głównym konsumentem chromu jest metalurgia. Stal z dodatkiem chromu staje się znacznie bardziej odporna na działanie odczynników chemicznych; zwiększają się również tak ważne właściwości stali, jak wytrzymałość, twardość i odporność na zużycie. Chromowanie elektrolityczne wyrobów żelaznych (chromowanie galwaniczne) czyni je również odpornymi na korozję.
Rodzina stopów chromu jest bardzo liczna. Nichrom-we (stopy z niklem) i wiotkie (z aluminium i żelazem) są stabilne
Chivas mają wysoką odporność i są używane do produkcji grzałek w elektrycznych piecach oporowych. Stellit - stop chromu (20-25%), kobaltu (45-60%), wolframu (5-20%), żelaza (1-3%) - bardzo twardy, odporny na ścieranie i korozję; stosowany w przemyśle obróbki metali do produkcji narzędzi skrawających. Stale chromowo-molibdenowe są wykorzystywane do tworzenia kadłubów samolotów.
^ 17.3. Tlenki chromu (II), (III) i (VI).
Chrom tworzy trzy tlenki: CrO, Cr 2 O 3 , CrO 3 .
Tlenek chromu (II) CrO - czarny proszek piroforyczny. Obla-daje podstawowe właściwości.
W reakcjach redoks zachowuje się jak środek redukujący:
CrO otrzymuje się przez rozkład próżniowy karbonylochromu Cr(CO) 6 w temperaturze 300°C.
Tlenek chromu (III) Cr 2 O 3 - ogniotrwały zielony proszek. Jest zbliżony twardością do korundu, dlatego jest wprowadzany do składu środków polerskich. Powstały w wyniku interakcji Cr i O 2 w wysokiej temperaturze. W laboratorium tlenek chromu (III) można otrzymać przez ogrzewanie dichromianu amonu:
(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 \u003d Cr +3 2 O 3 + N 0 2 + 4H 2 O
Tlenek chromu(III) ma właściwości amfoteryczne. Podczas interakcji z kwasami powstają sole chromu (III): Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Podczas interakcji z alkaliami w stopie powstają związki chromu (III) - chromity (przy braku tlenu): Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
Tlenek chromu(III) jest nierozpuszczalny w wodzie.
W reakcjach redoks tlenek chromu (III) zachowuje się jak środek redukujący:
Tlenek chromu (VI) CrO 3 - bezwodnik chromowy, ma ciemnoczerwone igiełkowate kryształy. Po podgrzaniu do około 200°C rozkłada się:
4CrO 3 \u003d 2Cr 2 O 3 + 3O 2
Łatwo rozpuszczalny w wodzie, ma charakter kwaśny, tworzy kwasy chromowe. Przy nadmiarze wody powstaje kwas chromowy H 2 CrO 4:
CrO3 + H2O \u003d H2CrO4
Przy wysokim stężeniu CrO 3 powstaje kwas dichromowy H 2 Cr 2 O 7:
2CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7
Który po rozcieńczeniu staje się kwasem chromowym:
H2Cr2O7 + H2O \u003d 2H2CrO4
Kwasy chromowe występują tylko w roztworach wodnych; żaden z tych kwasów nie został wyizolowany w stanie wolnym. Jednak ich sole są bardzo stabilne.
Tlenek chromu(VI) jest silnym utleniaczem:
3S + 4CrO3 \u003d 3SO2 + 2Cr2O3
Utlenia jod, siarkę, fosfor, węgiel, zamieniając się w Cr 2 O 3. CrO 3 otrzymuje się przez działanie nadmiaru stężonego kwasu siarkowego na nasycony wodny roztwór dichromianu sodu: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Silna toksyczność tlenku chromu (VI) należy odnotować.
^ 17.4. Wodorotlenki i sole chromu (II) i (III). Złożone związki chromu (III)
Wodorotlenek chromu (II) Cr (OH) 2 otrzymuje się w postaci żółtego osadu przez traktowanie roztworów soli chromu (II) alkaliami pod nieobecność tlenu:
CrCl 2 + 2NaOH \u003d Cr (OH) 2 + 2NaCl
Cr (OH) 2 ma typowe podstawowe właściwości i jest silnym środkiem redukującym:
2Cr(OH) 2 +H2O+1/2O 2 =2Cr(OH) 3
Wodne roztwory soli chromu (II) otrzymuje się bez dostępu powietrza przez rozpuszczanie chromu metalicznego w rozcieńczonych kwasach w atmosferze wodoru lub przez redukcję soli chromu trójwartościowego cynkiem w środowisku kwaśnym. Bezwodne sole chromu (II) są białe, a roztwory wodne i krystaliczne hydraty są niebieskie.
Pod względem właściwości chemicznych sole chromu (II) są podobne do soli żelaza(III), różnią się jednak od tych ostatnich wyraźniejszymi właściwościami redukującymi, tj. łatwiej niż odpowiednie związki żelaza żelazawego, ulegają utlenieniu. Dlatego bardzo trudno jest pozyskać i przechowywać związki chromu dwuwartościowego.
Wodorotlenek chromu (III) Cr (OH) 3 - galaretowaty szaro-zielony osad, otrzymywany w wyniku działania zasad na roztwory soli chromu (III):
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Cr (OH) 3 + 3Na 2 SO 4
Wodorotlenek chromu (III) ma właściwości amfoteryczne, rozpuszczając się zarówno w kwasach z utworzeniem soli chromu (III):
2Cr (OH) 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O oraz w alkaliach z tworzeniem hydroksychromitów: Cr (OH) 3 + NaOH \u003d Na 3
Kiedy Cr (OH) 3 łączy się z alkaliami, powstają metachromity i ortochromity:
Cr (OH) 3 + NaOH \u003d NaCrO 2 + 2H 2O Cr (OH) 3 + 3NaOH \u003d Na 3 CrO 3 + 3H 2 O
Podczas kalcynowania wodorotlenku chromu (III) powstaje tlenek chromu (III):
2Cr (OH) 3 \u003d Cr2O3 + 3H2O
Sole trójwartościowego chromu barwią się zarówno w stanie stałym, jak iw roztworach wodnych. Na przykład bezwodny siarczan chromu (III) Cr 2 (SO 4) 3 jest fioletowo-czerwony, wodne roztwory siarczanu chromu (III) w zależności od warunków mogą zmieniać kolor z fioletowego na zielony. Wyjaśnia to fakt, że w roztworach wodnych kation Cr 3+ występuje tylko w postaci uwodnionego jonu 3+ ze względu na skłonność chromu trójwartościowego do tworzenia związków kompleksowych. Fioletowy kolor wodnych roztworów soli chromu (III) zawdzięcza właśnie kationowi 3+. Po podgrzaniu złożone sole chromu (III) mogą
Częściowo tracą wodę, tworząc sole o różnych kolorach, aż do zielonych.
Sole trójwartościowego chromu są podobne do soli glinu pod względem składu, struktury sieci krystalicznej i rozpuszczalności; tak więc w przypadku chromu (III), a także aluminium, tworzenie ałunu potasowo-chromowego KCr (SO 4) 2 · 12H 2 O jest typowe, są one używane do garbowania skór i jako zaprawa w przemyśle włókienniczym.
Sole chromu (III)Cr 2 (SO 4) 3, CrCl 3 itp. przechowywane w powietrzu są stabilne, aw roztworach ulegają hydrolizie:
Cr 3+ + 3Cl - + HOH Cr (OH) 2+ + 3Cl - + H +
Hydroliza przebiega zgodnie z etapem I, ale są sole, które ulegają całkowitej hydrolizie:
Cr 2 S 3 + H 2 O \u003d Cr (OH) 3 + H 2 S
W reakcjach redoks w środowisku alkalicznym sole chromu (III) zachowują się jak czynniki redukujące:
Należy zauważyć, że w szeregu wodorotlenków chromu o różnych stopniach utlenienia Cr (OH) 2 - Cr (OH) 3 - H 2 CrO 4 w sposób naturalny osłabiają się właściwości zasadowe, a wzmacniają właściwości kwasowe. Taka zmiana właściwości jest spowodowana wzrostem stopnia utlenienia i spadkiem promienia jonowego chromu. W tej samej serii właściwości utleniające są stale poprawiane. Związki Cr(II) są silnymi reduktorami, łatwo ulegają utlenieniu, przekształcając się w związki chromu(III). Związki chromu(VI) są silnymi utleniaczami, łatwo redukowanymi do związków chromu(III). Związki o pośrednim stopniu utlenienia, tj. związki chromu (III) w interakcji z silnymi czynnikami redukującymi mogą wykazywać właściwości utleniające, przechodząc w związki chromu (II), a w przypadku interakcji z silnymi utleniaczami mogą wykazywać właściwości redukujące, przekształcając się w związki chromu (VI).
^ 17,5. Chromiany i dichromiany
Kwasy chromowe tworzą dwie grupy związków: chromiany – tzw. sole kwasu chromowego oraz dichromiany – tzw. sole kwasu dichromowego. Chromiany mają kolor żółty (kolor jonu chromianowego CrO 2-4), dichromiany są pomarańczowe (kolor jonu dwuchromianowego Cr 2 O 2-7) .
Chromiany i dichromiany dysocjują, tworząc odpowiednio jony chromianowe i dichromianowe:
K 2 CrO 4 2 K + + CrO 2- 4
K 2 Cr 2 O 7 2 K + + Cr 2 O 2- 7
Chromiany otrzymuje się w reakcji CrO 3 z alkaliami:
CrO3 + 2NaOH \u003d Na2CrO4 + H2O
Dichromiany powstają, gdy do chromianów dodaje się kwasy:
2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Odwrotne przejście jest również możliwe, gdy do roztworów dichromianów dodaje się zasady:
Na2Cr2O7 + 2NaOH \u003d 2Na2CrO4 + H2O
Tak więc w roztworach kwaśnych przeważają dichromiany (barwią roztwór na pomarańczowo), aw roztworach zasadowych chromiany (roztwory żółte). Równowagę w układzie chromian-dichromian można przedstawić za pomocą następującego równania w skróconej postaci jonowej:
2CrO 2- 4 + 2H + Cr 2 O 2- 7 + H 2 O Cr 2 O 2- 7 + 2OH - 2CrO 2- 4 + H 2 O
Sole kwasów chromowych w środowisku kwaśnym są silnymi utleniaczami. Zwykle są redukowane do związków chromu (III), na przykład:
Aplikacja
Związki chromu (VI) są silnie toksyczne: wpływają na skórę, drogi oddechowe, powodują stany zapalne oczu. W laboratoriach do mycia chemicznego szkła często stosuje się mieszaninę chromu,
Który składa się z równych objętości nasyconego wodnego roztworu K 2 Cr 2 O 7 i stężonego H 2 SO 4.
Rozpuszczalne w wodzie chromiany sodu i potasu są stosowane w przemyśle tekstylnym i skórzanym jako środki do konserwacji drewna. Nierozpuszczalne chromiany niektórych metali są doskonałymi farbami artystycznymi. Są to korony żółte (PbCrO 4, |ZnCrO 4, SrCrO 4), korony czerwone ołowiowo-molibdenowe (zawiera PbCrO 4 i MoCrO 4) i wiele innych. Z bogactwa odcieni – od różowo-czerwonych po fioletowe – słynie SnCrO 4, którego używa się w malarstwie na porcelanie.
1) Tlenek chromu (III).
Tlenek chromu można otrzymać:
Rozkład termiczny dwuchromianu amonu:
(NH 4) 2 C 2 O 7 Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O
Redukcja dwuchromianu potasu węglem (koksem) lub siarką:
2K 2 Cr 2 O 7 + 3 C 2 Cr 2 O 3 + 2 K 2 CO 3 + CO 2
K 2 Cr 2 O 7 + S Cr 2 O 3 + K 2 SO 4
Tlenek chromu(III) ma właściwości amfoteryczne.
Z kwasami tlenek chromu (III) tworzy sole:
Cr2O3 + 6HCl \u003d 2CrCl3 + 3H2O
Gdy tlenek chromu (III) łączy się z tlenkami, wodorotlenkami i węglanami metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, powstają chromiany (III), (chromity):
Cr 2 O 3 + Ba (OH) 2 Ba (CrO 2) 2 + H 2 O
Cr2O3 + Na2CO3 2NaCrO2 + CO2
Z alkalicznymi stopami utleniaczy - chromiany (VI) (chromiany)
Cr 2O 3 + 3KNO 3 + 4KOH = 2K 2 CrO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O
Cr2O3 + 3Br2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 5H2O
Cr2O3 + O3 + 4KOH \u003d 2K2CrO4 + 2H2O
Cr2O3 + 3O2 + 4Na2CO3 \u003d 2Na2CrO4 + 4CO2
Cr 2 O 3 + 3NaNO 3 + 2Na 2 CO 3 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2 + 3NaNO 2
Cr2O3 + KClO3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + KCl + 2CO2
2) Wodorotlenek chromu(III).
Wodorotlenek chromu(III) ma właściwości amfoteryczne.
2Cr(OH) 3 \u003d Cr2O3 + 3H2O
2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O
3) Sole chromu (III)
2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O
2CrCl3 + 3H2O2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O 2 + 10NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 3Na 2SO 4 + 8H 2O
Cr 2 (SO 4) 3 + 3Br 2 + 16NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 6NaBr + 3Na 2SO 4 + 8H 2O
Cr 2 (SO 4) 3 + 6KMnO 4 + 16KOH = 2K 2CrO 4 + 6K 2MnO 4 + 3K 2SO 4 + 8H 2O.
2Na3 + 3Br2 + 4NaOH \u003d 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
2K3 + 3Br2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O
2KCrO2 + 3PbO2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 3K2PbO2 + 4H2O
Cr 2 S 3 + 30HNO 3 (stęż.) \u003d 2Cr (NO 3) 3 + 3H 2 SO 4 + 24NO 2 + 12H 2O
2CrCl3 + Zn = 2CrCl2 + ZnCl2
Chromiany (III) łatwo reagują z kwasami:
NaCrO 2 + HCl (brak) + H2O \u003d Cr (OH) 3 + NaCl
NaCrO 2 + 4HCl (nadmiar) = CrCl 3 + NaCl + 2H 2 O
K 3 + 3CO 2 \u003d Cr (OH) 3 ↓ + 3NaHCO 3
Całkowicie zhydrolizowany w roztworze
NaCrO2 + 2H2O \u003d Cr (OH) 3 ↓ + NaOH
Większość soli chromu jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ale łatwo ulega hydrolizie:
Cr3+ + HOH ↔ CrOH2+ + H+
CrCl3 + HOH ↔ CrOHCl2 + HCl
Sole utworzone przez kationy chromu (III) i anion słabego lub lotnego kwasu ulegają całkowitej hydrolizie w roztworach wodnych:
Cr2S3 + 6H2O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3H2S
Związki chromu (VI).
1) Tlenek chromu (VI).
Tlenek chromu(VI). Wysoce trujący!
Tlenek chromu (VI) można otrzymać przez działanie stężonego kwasu siarkowego na suche chromiany lub dichromiany:
Na2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + 2NaHSO4 + H2O
Tlenek kwasowy, który oddziałuje z tlenkami zasadowymi, zasadami, wodą:
CrO 3 + Li 2 O → Li 2 CrO 4
CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O
CrO3 + H2O \u003d H2CrO4
2CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7
Tlenek chromu (VI) jest silnym utleniaczem: utlenia węgiel, siarkę, jod, fosfor, przekształcając się jednocześnie w tlenek chromu (III)
4CrO3 → 2Cr2O3 + 3O2 .
4CrO3 + 3S = 2Cr2O3 + 3SO2
Utlenianie soli:
2CrO 3 + 3K 2SO 3 + 3H 2SO 4 \u003d 3K 2SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2O
Utlenianie związków organicznych:
4CrO3 + C2H5OH + 6H2SO4 = 2Cr2(SO4)2 + 2CO2 + 9H2O
Silnymi utleniaczami są sole kwasów chromowych - chromiany i dichromiany. Produktami redukcji są pochodne chromu (III).
W środowisku obojętnym powstaje wodorotlenek chromu (III):
K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4 + 2KOH
2K 2CrO4 + 3(NH4) 2S + 2H2O = 2Cr(OH)3 ↓ + 3S↓ + 6NH3 + 4KOH
W środowisku alkalicznym - hydroksychromiany (III):
2K 2 CrO 4 + 3NH 4 HS + 5H 2 O + 2KOH = 3S + 2K 3 + 3NH 3 H 2 O
2Na2CrO4 + 3SO2 + 2H2O + 8NaOH \u003d 2Na3 + 3Na2SO4
2Na2CrO4 + 3Na2S + 8H2O \u003d 3S + 2Na3 + 4NaOH
W kwaśnych solach chromu (III):
3H 2 S + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3 S + 7 H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6KI = Cr 2 (SO 4) 3 + 3I 2 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 3H 2 S + 4 H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3 S + 7 H 2 O
8K 2 Cr 2 O 7 + 3 Ca 3 P 2 + 64 HCl = 3 Ca 3 (PO 4) 2 + 16 CrCl 3 + 16 KCl + 32 H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 7H 2 SO 4 + 6FeSO 4 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 + 3 KNO 2 = Cr 2 (SO 4) 3 + 3 KNO 3 + K 2 SO 4 + 4 H 2 O
K2Cr2O7 + 14HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 7H2O + 2KCl
K2Cr2O7 + 3SO2 + 8HCl = 2KCl + 2CrCl3 + 3H2SO4 + H2O
2K 2CrO4 + 16HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 8H2O + 4KCl
Produkt odzyskiwania w różnych środowiskach można przedstawić schematycznie:
H 2 O Cr(OH) 3 szaro-zielony osad
K 2 CrO 4 (CrO 4 2–)
OH - 3 - szmaragdowo zielony roztwór
K 2 Cr 2 O 7 (Cr 2 O 7 2–) H + Cr 3+ niebiesko-fioletowy roztwór
Sole kwasu chromowego - chromiany - są żółte, a sole kwasu dichromowego - dichromiany - są pomarańczowe. Zmieniając reakcję roztworu, można przeprowadzić wzajemną przemianę chromianów w dichromiany:
2K 2 CrO 4 + 2HCl (różnic.) = K 2 Cr 2 O 7 + 2 KCl + H 2 O
2K 2 CrO 4 + H 2 O + CO 2 \u003d K 2 Cr 2 O 7 + KHCO 3
kwaśne środowisko
2СrO 4 2 – + 2H + Cr 2 O 7 2– + H 2 O
środowisko alkaliczne
Chrom. Związki chromu.
1. Siarczek chromu (III) potraktowano wodą, podczas gdy uwolnił się gaz i pozostała nierozpuszczalna substancja. Do tej substancji dodano roztwór sody kaustycznej i przepuszczano gazowy chlor, przy czym roztwór nabrał żółtego zabarwienia. Roztwór zakwaszono kwasem siarkowym, w wyniku czego kolor zmienił się na pomarańczowy; gaz uwolniony podczas traktowania siarczku wodą przepuszczono przez powstały roztwór, a kolor roztworu zmienił się na zielony. Napisz równania opisanych reakcji.
2. Po krótkim podgrzaniu nieznanej sproszkowanej substancji, pomarańczowej substancji o pomarańczowym zabarwieniu, rozpoczyna się spontaniczna reakcja, której towarzyszy zmiana koloru na zielony, uwolnienie gazu i iskier. Stałą pozostałość zmieszano z żrącym potażem i ogrzano, otrzymaną substancję wprowadzono do rozcieńczonego roztworu kwasu chlorowodorowego i wytrącił się zielony osad, który rozpuszcza się w nadmiarze kwasu. Napisz równania opisanych reakcji.
3. Dwie sole zabarwiają płomień na fioletowo. Jeden z nich jest bezbarwny, a po lekkim podgrzaniu stężonym kwasem siarkowym oddestylowuje ciecz, w której rozpuszcza się miedź, ostatniej przemianie towarzyszy wydzielanie brunatnego gazu. Gdy do roztworu dodaje się drugą sól roztworu kwasu siarkowego, żółty kolor roztworu zmienia się na pomarańczowy, a gdy powstały roztwór jest neutralizowany alkaliami, pierwotny kolor zostaje przywrócony. Napisz równania opisanych reakcji.
4. Trójwartościowy wodorotlenek chromu potraktowany kwasem chlorowodorowym. Do otrzymanego roztworu dodano potażu, osad oddzielono i dodano do stężonego roztworu wodorotlenku potasu, w wyniku czego osad się rozpuścił. Po dodaniu nadmiaru kwasu solnego otrzymano zielony roztwór. Napisz równania opisanych reakcji.
5. Podczas dodawania rozcieńczonego kwasu solnego do żółtego roztworu soli, który zmienia kolor na purpurowy, kolor zmienia się na pomarańczowo-czerwony. Po zneutralizowaniu roztworu stężoną zasadą barwa roztworu powróciła do pierwotnej barwy. Po dodaniu chlorku baru do powstałej mieszaniny tworzy się żółty osad. Osad odsączono i do przesączu dodano roztwór azotanu srebra. Napisz równania opisanych reakcji.
6. Do roztworu siarczanu trójwartościowego chromu dodano sodę kalcynowaną. Utworzony osad oddzielono, przeniesiono do roztworu wodorotlenku sodu, dodano bromu i ogrzewano. Po zneutralizowaniu produktów reakcji kwasem siarkowym roztwór przybiera kolor pomarańczowy, który zanika po przepuszczeniu przez roztwór dwutlenku siarki. Napisz równania opisanych reakcji.
7) Sproszkowany siarczek chromu(III) potraktowano wodą. Powstały szaro-zielony osad potraktowano wodą z chlorem w obecności wodorotlenku potasu. Do otrzymanego żółtego roztworu dodano roztwór siarczynu potasu i ponownie wypadł szaro-zielony osad, który prażono do uzyskania stałej masy. Napisz równania opisanych reakcji.
8) Sproszkowany siarczek chromu(III) rozpuszczono w kwasie siarkowym. W tym przypadku uwolnił się gaz i powstał roztwór. Do otrzymanego roztworu dodano nadmiar roztworu amoniaku i gaz przepuszczono przez roztwór azotanu ołowiu. Otrzymany czarny osad stał się biały po potraktowaniu nadtlenkiem wodoru. Napisz równania opisanych reakcji.
9) Dwuchromian amonu rozkłada się podczas ogrzewania. Stały produkt rozkładu rozpuszczono w kwasie siarkowym. Do otrzymanego roztworu dodawano roztwór wodorotlenku sodu aż do powstania osadu. Po dalszym dodaniu wodorotlenku sodu do osadu rozpuścił się. Napisz równania opisanych reakcji.
10) Tlenek chromu(VI) w reakcji z wodorotlenkiem potasu. Otrzymaną substancję potraktowano kwasem siarkowym, z otrzymanego roztworu wyodrębniono pomarańczową sól. Tę sól potraktowano kwasem bromowodorowym. Powstała prosta substancja przereagowała z siarkowodorem. Napisz równania opisanych reakcji.
11. Chrom spalony w chlorze. Otrzymana sól przereagowała z roztworem zawierającym nadtlenek wodoru i wodorotlenek sodu. Do otrzymanego żółtego roztworu dodano nadmiar kwasu siarkowego, kolor roztworu zmienił się na pomarańczowy. Gdy tlenek miedzi(I) przereagował z tym roztworem, kolor roztworu zmienił się na niebiesko-zielony. Napisz równania opisanych reakcji.
12. Azotan sodu stopiono z tlenkiem chromu (III) w obecności węglanu sodu. powstały gaz reagował z nadmiarem roztworu wodorotlenku baru, tworząc biały osad. Osad rozpuszczono w nadmiarze roztworu kwasu chlorowodorowego i do otrzymanego roztworu dodawano azotan srebra aż do ustania wytrącania. Napisz równania opisanych reakcji.
13. Potas został stopiony z siarką. Otrzymaną sól potraktowano kwasem chlorowodorowym. powstały gaz przepuszczono przez roztwór dichromianu potasu w kwasie siarkowym. wytrąconą żółtą substancję odsączono i stopiono z aluminium. Napisz równania opisanych reakcji.
14. Chrom płonął w atmosferze chloru. Do powstałej soli wkraplano wodorotlenek potasu aż do ustania wytrącania. Otrzymany osad utleniono nadtlenkiem wodoru w żrącym potasie i odparowano. Do otrzymanej stałej pozostałości dodano nadmiar gorącego roztworu stężonego kwasu chlorowodorowego. Napisz równania opisanych reakcji.
Chrom. Związki chromu.
1) Cr2S3 + 6H2O \u003d 2Cr (OH)3 ↓ + 3H2S
2Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
Na 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 + 3H 2 S = Cr 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 3S↓ + 7H 2 O
2) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O
Cr2O3 + 2KOH 2KCrO2 + H2O
KCrO2 + H2O + HCl \u003d KCl + Cr (OH) 3 ↓
Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
3) KNO 3 (stały) + H 2 SO 4 (stężony) HNO 3 + KHSO 4
4HNO3 + Cu \u003d Cu (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
4) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
2CrCl 3 + 3K 2CO 3 + 3H 2O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KCl
Cr(OH) 3 + 3KOH = K 3
K3 + 6HCl \u003d CrCl3 + 3KCl + 6H2O
5) 2K 2 CrO 4 + 2HCl = K 2 Cr 2 O 7 + 2 KCl + H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH \u003d 2 K 2 CrO 4 + H 2 O
K 2 CrO 4 + BaCl 2 = BaCrO 4 ↓ + 2 KCl
KCl + AgNO3 = AgCl↓ + KNO3
6) Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2CO 3 + 6H 2O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 3K 2SO 4
2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + 3SO 2 = Cr 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + H 2 O
7) Cr2S3 + 6H2O \u003d 2Cr (OH)3 ↓ + 3H2S
2Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O
2K 2CrO 4 + 3K 2SO 3 + 5H 2O = 2Cr(OH) 2 + 3K 2SO 4 + 4KOH
2Cr(OH)3Cr2O3 + 3H2O
8) Cr2S3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2S
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 3 + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3 (NH 4) 2 SO 4
H2S + Pb (NO 3) 2 \u003d PbS + 2HNO 3
PbS + 4H2O2 \u003d PbSO4 + 4H2O
9) (NH 4) 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 3 + N 2 + 4 H 2 O
Cr2O3 + 3H2SO4 \u003d Cr2(SO4)3 + 3H2O
Cr2 (SO4) 3 + 6NaOH \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3Na2SO4
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3
10) CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 (różnic.) \u003d K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
K2Cr2O7 + 14HBr = 3Br2 + 2CrBr3 + 7H2O + 2KBr
Br2 + H2S \u003d S + 2HBr
11) 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
2CrCl3 + 10NaOH + 3H2O2 = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
2Na 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 Cr 2 O 7 + Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 Cr 2 O 7 + 3 Cu 2 O + 10H 2 SO 4 = 6 CuSO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 10 H 2 O
12) 3NaNO 3 + Cr 2 O 3 + 2Na 2 CO 3 = 2Na 2 CrO 4 + 3NaNO 2 + 2CO 2
CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 ↓ + H2O
BaCO3 + 2HCl \u003d BaCl2 + CO2 + H2O
BaCl2 + 2AgNO3 \u003d 2AgCl ↓ + Ba (NO3) 2
13) 2K + S = K 2 S
K2S + 2HCl \u003d 2KCl + H2S
3H 2 S + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 = 3 S + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 7 H 2 O
3S + 2Al \u003d Al2S3
14) 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
CrCl3 + 3KOH \u003d 3KCl + Cr (OH) 3 ↓
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 8H2O
2K 2CrO4 + 16HCl = 2CrCl3 + 4KCl + 3Cl2 + 8H2O
niemetale.
IV Grupa A (węgiel, krzem).
Węgiel. Związki węgla.
I. Węgiel.
Węgiel może wykazywać zarówno właściwości redukujące, jak i utleniające. Węgiel wykazuje właściwości redukujące z prostymi substancjami tworzonymi przez niemetale o większej od niego elektroujemności (halogeny, tlen, siarka, azot), a także z tlenkami metali, wodą i innymi utleniaczami.
Po podgrzaniu nadmiarem powietrza grafit spala się, tworząc tlenek węgla (IV):
Przy braku tlenu możesz uzyskać CO
Węgiel amorficzny już w temperaturze pokojowej reaguje z fluorem.
do + 2F 2 = CF 4
Po podgrzaniu chlorem:
C + 2CI 2 = CCl 4
Przy silniejszym ogrzewaniu węgiel reaguje z siarką, krzemem:
Pod wpływem wyładowania elektrycznego węgiel łączy się z azotem, tworząc diacynę:
2C + N 2 → N ≡ do - do ≡ N
W obecności katalizatora (niklu) i po podgrzaniu węgiel reaguje z wodorem:
C + 2H2 = CH4
Z wodą gorący koks tworzy mieszaninę gazów:
C + H2O \u003d CO + H2
Redukujące właściwości węgla są wykorzystywane w pirometalurgii:
C + CuO = Cu + CO
Po podgrzaniu z tlenkami metali aktywnych węgiel tworzy węgliki:
3C + CaO \u003d CaC2 + CO
9С + 2Al 2 O 3 \u003d Al 4 C 3 + 6CO
2C + Na2SO4 \u003d Na2S + CO2
2C + Na2CO3 \u003d 2Na + 3CO
Węgiel jest utleniany przez takie silne utleniacze, jak stężony kwas siarkowy i azotowy, inne utleniacze:
C + 4HNO 3 (stęż.) = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2O
C + 2H2SO4 (stęż.) \u003d 2SO2 + CO2 + 2H2O
3C + 8H 2 SO 4 + 2 K 2 Cr 2 O 7 \u003d 2 Cr 2 (SO 4) 3 + 2 K 2 SO 4 + 3CO 2 + 8H 2 O
W reakcjach z metalami aktywnymi węgiel wykazuje właściwości utleniacza. W takim przypadku powstają węgliki:
4C + 3Al \u003d Al 4 C 3
Węgliki ulegają hydrolizie, tworząc węglowodory:
Al 4 C 3 + 12H 2O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4
CaC 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2
Chrom tworzy trzy tlenki: CrO, Cr 2 O 3 , CrO 3 .
Tlenek chromu (II) CrO - czarny proszek piroforyczny. Ma podstawowe właściwości.
W reakcjach redoks zachowuje się jak środek redukujący:
CrO otrzymuje się przez rozkład próżniowy karbonylochromu Cr(CO) 6 w temperaturze 300°C.
Tlenek chromu (III) Cr 2 O 3 - ogniotrwały zielony proszek. Jest zbliżony twardością do korundu, dlatego jest wprowadzany do składu środków polerskich. Powstaje w wyniku interakcji Cr i O 2 w wysokiej temperaturze. W laboratorium tlenek chromu (III) można otrzymać przez ogrzewanie dichromianu amonu:
(N -3 H 4) 2 Cr +6 2 O 7 \u003d Cr +3 2 O 3 + N 0 2 + 4H 2 O
Tlenek chromu(III) ma właściwości amfoteryczne. Podczas interakcji z kwasami powstają sole chromu (III): Cr 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Cr 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Podczas interakcji z alkaliami w stopie powstają związki chromu (III) - chromity (przy braku tlenu): Cr 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaCrO 2 + H 2 O
Tlenek chromu(III) jest nierozpuszczalny w wodzie.
W reakcjach redoks tlenek chromu (III) zachowuje się jak środek redukujący:
Tlenek chromu (VI) CrO 3 - bezwodnik chromowy, ma ciemnoczerwone igiełkowate kryształy. Po podgrzaniu do około 200°C rozkłada się:
4CrO3 \u003d 2Cr2O3 + 3O2
Łatwo rozpuszczalny w wodzie, ma charakter kwaśny, tworzy kwasy chromowe. Z nadmiarem wody powstaje kwas chromowy H 2 CrO 4:
CrO3 + H2O \u003d H2CrO4
Przy wysokim stężeniu CrO 3 powstaje kwas dichromowy H 2 Cr 2 O 7:
2CrO 3 + H 2 O \u003d H 2 Cr 2 O 7
który po rozcieńczeniu staje się kwasem chromowym:
H2Cr2O7 + H2O \u003d 2H2CrO4
Kwasy chromowe występują tylko w roztworach wodnych; żaden z tych kwasów nie został wyizolowany w stanie wolnym. Jednak ich sole są bardzo stabilne.
Tlenek chromu(VI) jest silnym utleniaczem:
3S + 4CrO3 \u003d 3SO2 + 2Cr2O3
Utlenia jod, siarkę, fosfor, węgiel, zamieniając się w Cr 2 O 3. CrO 3 otrzymuje się przez działanie nadmiaru stężonego kwasu siarkowego na nasycony wodny roztwór dichromianu sodu: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Należy zauważyć, że silna toksyczność tlenku chromu (VI).
Chrom to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 24. Jest twardym, błyszczącym, stalowoszarym metalem, który dobrze się poleruje i nie matowieje. Stosowany w stopach, takich jak stal nierdzewna i jako powłoka. Organizm ludzki potrzebuje niewielkich ilości trójwartościowego chromu do metabolizowania cukru, ale Cr(VI) jest wysoce toksyczny.
Różne związki chromu, takie jak tlenek chromu (III) i chromian ołowiu, mają jaskrawe kolory i są stosowane w farbach i pigmentach. Czerwony kolor rubinu wynika z obecności tego pierwiastka chemicznego. Niektóre substancje, zwłaszcza sód, są utleniaczami stosowanymi do utleniania związków organicznych oraz (wraz z kwasem siarkowym) do czyszczenia szkła laboratoryjnego. Ponadto do produkcji taśmy magnetycznej wykorzystywany jest tlenek chromu (VI).
Odkrycie i etymologia
Historia odkrycia pierwiastka chemicznego chromu jest następująca. W 1761 roku Johann Gottlob Lehmann znalazł pomarańczowo-czerwony minerał na Uralu i nazwał go „czerwonym ołowiem syberyjskim”. Chociaż został błędnie zidentyfikowany jako związek ołowiu z selenem i żelazem, w rzeczywistości był to chromian ołowiu o wzorze chemicznym PbCrO 4 . Dziś jest znany jako minerał croconte.
W 1770 roku Peter Simon Pallas odwiedził miejsce, w którym Leman znalazł minerał ołowiu, który miał bardzo przydatne właściwości pigmentowe w farbach. Szybko rozwinęło się zastosowanie syberyjskiego czerwonego ołowiu jako farby. Ponadto modny stał się jasnożółty z croconte.
W 1797 r. Nicolas-Louis Vauquelin uzyskał próbki czerwieni Mieszając croconte z kwasem chlorowodorowym, otrzymał tlenek CrO 3 . Chrom jako pierwiastek chemiczny został wyizolowany w 1798 roku. Vauquelin uzyskał go, ogrzewając tlenek z węglem drzewnym. Był również w stanie wykryć ślady chromu w kamieniach szlachetnych, takich jak rubin i szmaragd.
W XIX wieku Cr był używany głównie w farbach i solach skórzanych. Obecnie 85% metalu jest wykorzystywane w stopach. Pozostała część wykorzystywana jest w przemyśle chemicznym, produkcji materiałów ogniotrwałych oraz przemyśle odlewniczym.
Wymowa pierwiastka chemicznego chrom odpowiada greckiemu χρῶμα, co oznacza „kolor”, ze względu na wiele kolorowych związków, które można z niego uzyskać.
Wydobycie i produkcja
Element wykonany jest z chromitu (FeCr 2 O 4). Około połowa tej rudy na świecie wydobywana jest w Afryce Południowej. Ponadto jego głównymi producentami są Kazachstan, Indie i Turcja. Jest wystarczająco dużo zbadanych złóż chromitu, ale geograficznie są one skoncentrowane w Kazachstanie i południowej Afryce.
Złoża rodzimego chromu metalicznego są rzadkie, ale istnieją. Na przykład jest wydobywany w kopalni Udachnaya w Rosji. Jest bogaty w diamenty, a środowisko redukujące pomogło w utworzeniu czystego chromu i diamentów.
Do przemysłowej produkcji metali rudy chromitu są traktowane stopionymi alkaliami (sodą kaustyczną, NaOH). W tym przypadku powstaje chromian sodu (Na 2 CrO 4), który jest redukowany węglem do tlenku Cr 2 O 3. Metal otrzymuje się przez ogrzewanie tlenku w obecności aluminium lub krzemu.
W 2000 r. wydobyto około 15 mln ton rudy chromitu i przerobiono na 4 mln ton żelazochromu, zawierającego 70% chromu i żelaza, o szacowanej wartości rynkowej na 2,5 mld USD.
Główna charakterystyka
Charakterystyka pierwiastka chemicznego chrom wynika z faktu, że jest to metal przejściowy czwartego okresu układu okresowego pierwiastków i znajduje się między wanadem a manganem. Zaliczany do grupy VI. Topi się w temperaturze 1907 °C. W obecności tlenu chrom szybko tworzy cienką warstwę tlenku, która chroni metal przed dalszą interakcją z tlenem.
Jako pierwiastek przejściowy reaguje z substancjami w różnych proporcjach. W ten sposób tworzy związki, w których ma różne stopnie utlenienia. Chrom jest pierwiastkiem chemicznym o stanach podstawowych +2, +3 i +6, z których +3 jest najbardziej stabilny. Ponadto w rzadkich przypadkach obserwuje się stany +1, +4 i +5. Związki chromu na stopniu utlenienia +6 są silnymi utleniaczami.
Jakiego koloru jest chrom? Pierwiastek chemiczny nadaje rubinowy odcień. Stosowany Cr 2 O 3 jest również używany jako pigment zwany „zielenią chromową”. Jego sole barwią szkło w szmaragdowo zielonym kolorze. Chrom jest pierwiastkiem chemicznym, którego obecność nadaje rubinową czerwień. Dlatego jest używany do produkcji syntetycznych rubinów.
izotopy
Izotopy chromu mają masy atomowe od 43 do 67. Zazwyczaj ten pierwiastek chemiczny składa się z trzech stabilnych postaci: 52 Cr, 53 Cr i 54 Cr. Spośród nich najczęściej występuje 52 Cr (83,8% całego naturalnego chromu). Ponadto opisano 19 radioizotopów, z których najbardziej stabilny jest 50 Cr, którego okres półtrwania przekracza 1,8 x 10 17 lat. 51 Cr ma okres półtrwania 27,7 dni, a dla wszystkich innych izotopów promieniotwórczych nie przekracza 24 godzin, a dla większości z nich trwa mniej niż minutę. Element ma również dwa przerzuty.
Izotopy chromu w skorupie ziemskiej z reguły towarzyszą izotopom manganu, który znajduje zastosowanie w geologii. 53 Cr powstaje podczas rozpadu radioaktywnego 53 Mn. Stosunek izotopów Mn/Cr wzmacnia inne informacje o wczesnej historii Układu Słonecznego. Zmiany stosunków 53Cr/52Cr i Mn/Cr z różnych meteorytów dowodzą, że nowe jądra atomowe powstały tuż przed powstaniem Układu Słonecznego.
Pierwiastek chemiczny chrom: właściwości, wzory związków
Tlenek chromu (III) Cr 2 O 3, znany również jako półtoratlenek, jest jednym z czterech tlenków tego pierwiastka chemicznego. Otrzymuje się go z chromitu. Zielony związek jest powszechnie określany jako „zieleń chromowa”, gdy jest używany jako pigment do malowania emalią i szkłem. Tlenek może rozpuszczać się w kwasach, tworząc sole oraz w stopionych zasadach, chromitach.
Dwuchromian potasu
K 2 Cr 2 O 7 jest silnym środkiem utleniającym i jest preferowany jako środek czyszczący do szkła laboratoryjnego z substancji organicznych. Wykorzystuje się do tego jego roztwór nasycony, czasem jednak zastępuje się go dichromianem sodu, ze względu na wyższą rozpuszczalność tego ostatniego. Ponadto może regulować proces utleniania związków organicznych, przekształcając alkohol pierwszorzędowy w aldehyd, a następnie w dwutlenek węgla.
Dwuchromian potasu może powodować chromowe zapalenie skóry. Chrom jest prawdopodobnie przyczyną uczulenia prowadzącego do rozwoju zapalenia skóry, zwłaszcza dłoni i przedramion, które jest przewlekłe i trudne do leczenia. Podobnie jak inne związki Cr(VI), dwuchromian potasu jest rakotwórczy. Należy go obsługiwać w rękawicach i odpowiednim sprzęcie ochronnym.
Kwas chromowy
Związek ma hipotetyczną budowę H 2 CrO 4 . Ani kwasy chromowe, ani dichromowe nie występują w przyrodzie, ale ich aniony występują w różnych substancjach. „Kwas chromowy”, który można znaleźć w sprzedaży, to w rzeczywistości jego bezwodnik kwasowy - trójtlenek CrO 3.
Chromian ołowiu(II).
PbCrO 4 ma jasnożółty kolor i jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. Z tego powodu znalazł zastosowanie jako pigment barwiący pod nazwą „żółta korona”.
Cr i wiązanie pięciowartościowe
Chrom wyróżnia się zdolnością do tworzenia wiązań pięciowartościowych. Związek jest tworzony przez Cr(I) i rodnik węglowodorowy. Między dwoma atomami chromu powstaje wiązanie pięciowartościowe. Jego wzór można zapisać jako Ar-Cr-Cr-Ar, gdzie Ar jest określoną grupą aromatyczną.
Aplikacja
Chrom jest pierwiastkiem chemicznym, którego właściwości zapewniły mu wiele różnych zastosowań, z których niektóre wymieniono poniżej.
Nadaje metalom odporność na korozję i błyszczącą powierzchnię. Dlatego chrom jest zawarty w stopach, takich jak stal nierdzewna, stosowana na przykład w sztućcach. Jest również używany do chromowania.
Chrom jest katalizatorem różnych reakcji. Służy do wykonywania form do wypalania cegieł. Jego sole opalają skórę. Dwuchromian potasu służy do utleniania związków organicznych, takich jak alkohole i aldehydy, a także do czyszczenia szkła laboratoryjnego. Służy jako środek utrwalający do barwienia tkanin, jest również używany w fotografii i drukowaniu zdjęć.
CrO 3 jest używany do produkcji taśm magnetycznych (na przykład do nagrywania dźwięku), które mają lepsze właściwości niż filmy z tlenku żelaza.
Rola w biologii
Chrom trójwartościowy jest pierwiastkiem chemicznym niezbędnym do metabolizmu cukru w organizmie człowieka. Natomiast sześciowartościowy Cr jest wysoce toksyczny.
Środki ostrożności
Chrom metaliczny i związki Cr(III) nie są generalnie uważane za niebezpieczne dla zdrowia, ale substancje zawierające Cr(VI) mogą być toksyczne w przypadku połknięcia lub wdychania. Większość z tych substancji działa drażniąco na oczy, skórę i błony śluzowe. W przypadku długotrwałego narażenia związki chromu (VI) mogą powodować uszkodzenie oczu, jeśli nie są odpowiednio leczone. Ponadto jest uznanym czynnikiem rakotwórczym. Śmiertelna dawka tego pierwiastka chemicznego wynosi około pół łyżeczki. Zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia maksymalne dopuszczalne stężenie Cr(VI) w wodzie pitnej wynosi 0,05 mg na litr.
Ponieważ związki chromu są stosowane w barwnikach i garbowaniu skóry, często znajdują się w glebie i wodach gruntowych opuszczonych terenów przemysłowych, które wymagają oczyszczenia i rekultywacji środowiska. Podkład zawierający Cr(VI) jest nadal szeroko stosowany w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Właściwości elementu
Główne właściwości fizyczne chromu są następujące:
- Liczba atomowa: 24.
- Masa atomowa: 51,996.
- Temperatura topnienia: 1890°C.
- Temperatura wrzenia: 2482 °C.
- Stan utlenienia: +2, +3, +6.
- Konfiguracja elektronowa: 3d 5 4s 1 .
