Дайте характеристику химического элемента хрома.
Хром (Cr) — это элемент VIII группы (по старой нумерации — группа 6) периодической системы, расположенный в 4-й периоде. Химический элемент с атомным номером 24, имеет множество окислительных состояний (от +2 до +6), но наибольшее значение имеют состояния +3 и +6. Хром активно используется в промышленности, особенно в производстве нержавеющей стали и хромированных покрытий.
Изобразите электронную конфигурацию иона Cr3+. Какой частице он изоэлектронен?
Электронная конфигурация атома хрома (Cr): 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹.
Для иона Cr³⁺ электроны теряются из внешних орбиталей 4s и 3d. Электронная конфигурация иона Cr³⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³.
Этот ион изоэлектронен с атомом аргона (Ar), у которого также есть конфигурация 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.
Определите массу хрома, который можно получить из 1 кг хромовой охры Сг2О3, содержащей 10% примесей.
Хромовая охра (Cr₂O₃) содержит хром в окислительном состоянии +3. Если из 1 кг охры нужно получить массу хрома, нужно учитывать содержание примесей.
Молекулярная масса Cr₂O₃ = 2 × 52 + 3 × 16 = 104 + 48 = 152 г/моль.
В одном моле Cr₂O₃ содержится 2 молекулы хрома, то есть масса хрома в 152 г Cr₂O₃ составляет 104 г.
Предположим, что охра содержит 10% примесей, тогда из 1 кг (1000 г) охры чистого Cr₂O₃ будет 90% (900 г).
Масса хрома в 900 г Cr₂O₃: 900 г / 152 г/моль = 5.92 моль.
Масса хрома в 5.92 моль: 5.92 моль × 52 г/моль = 307.84 г.
Итак, из 1 кг хромовой охры, содержащей 10% примесей, можно получить 307.84 г хрома.
Охарактеризуйте физические свойства хрома. По каким признакам хромированную сталь можно отличить от нехромированной?
Хром — это серебристо-белый, блестящий металл, твердый и хрупкий. Он обладает высокой твердостью, прочностью и устойчивостью к коррозии, что делает его популярным в производстве различных сплавов, особенно нержавеющей стали. Хром имеет высокую температуру плавления (1907 °C) и кипения (2671 °C). Он также обладает хорошей проводимостью тепла и электричества.
Расскажите о химических свойствах хрома.
Хромированную сталь можно отличить от нехромированной по внешнему виду: хромированная поверхность имеет характерный блеск, она отражает свет и не подвержена коррозии, в отличие от обычной стали. Также хромированные покрытия защищают от ржавчины, что делает их более устойчивыми к воздействию влаги и агрессивных веществ.
Напишите уравнения реакций хрома с кислородом, хлором, серой, аммиаком, зная, что во всех случаях образуются соединения трёх валентного хрома.
Хром активно реагирует с кислородом, хлором, серой и аммиаком, образуя различные соединения в окислительном состоянии +3.
С хлором: Cr + 3Cl₂ → 2CrCl₃
С кислородом: 4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃
С серой: Cr + 3S → Cr₂S₃
С аммиаком: Cr + 3NH₃ → Cr(NH₃)₃ (например, комплекс хрома(III) с аммиаком).
Для восстановления хрома из оксида хрома(III) вместо алюминия можно использовать кремний. Напишите уравнение реакции.
Реакция восстановления хрома из Cr₂O₃ с использованием кремния (Si) вместо алюминия:
Cr₂O₃ + 3Si → 2Cr + 3SiO₂.
Эта реакция показывает, как кремний восстанавливает хром из оксида хрома.