Какие соединения хрома(III) вам известны? Приведите примеры веществ и опишите их свойства.
Оксид хрома(III) (Cr2O3): Темно-зеленый порошок, устойчив к окислению и нерастворим в воде. Это важный компонент для производства краски и керамики, а также катализатор в химических реакциях. Гидроксид хрома(III) (Cr(OH)3): Не растворяется в воде, представляет собой серо-зеленое вещество. Это амфотерное соединение, которое может реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Хромит натрия (NaCrO2): Используется в химической промышленности, например, в производстве специальных материалов для огнеупорных изделий.
Как изменяются кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов хрома с ростом степени окисления?
С увеличением степени окисления хрома изменяются и его кислотно-основные свойства: Хром(III) (Cr3+) проявляет амфотерные свойства. Его оксиды и гидроксиды могут действовать как кислоты в реакции с основаниями или как основания в реакции с кислотами. Хром(VI) (Cr6+) проявляет более кислые свойства. Оксиды и гидроксиды хрома(VI) (например, хромат натрия, Na2CrO4) в водных растворах склонны к образованию кислых растворов. С увеличением степени окисления хрома его соединения становятся более кислотными.
Какое из соединений хрома — оксид хрома(III), хромат натрия, хромовый ангидрид, хлорид хрома(II) является наиболее сильным окислителем; восстановителем?
Хромат натрия (Na2CrO4) — это одно из наиболее сильных окислителей среди соединений хрома, так как в нем хром имеет высокую степень окисления (+6), что делает его готовым к восстановлению. Хлорид хрома(II) (CrCl2) — является сильным восстановителем, так как хром в нем находится в низкой степени окисления (+2), и он может легко отдавать электроны, восстанавливаясь до хрома(III).
Гидроксид хрома(II) — более сильный восстановитель, чем соли хрома(II). Например, он вытесняет водород из воды, превращаясь в гидроксид хрома(III). Напишите уравнение реакции.
Гидроксид хрома(II) (Cr(OH)2) может окисляться до гидроксида хрома(III) (Cr(OH)3), вытесняю водород из воды: 2 Cr(OH)2 + 2 H2O → 2 Cr(OH)3 + H2↑.
Эта реакция демонстрирует восстановительные свойства гидроксида хрома(II), в которой он восстанавливается, выделяя водород.
Какая соль кристаллизуется из раствора, полученного после пропускания сероводорода через хромовую смесь и удаления осадка серы?
После пропускания сероводорода (H2S) через хромовую смесь (например, хромат или дихромат), происходит восстановление хрома, и в результате выделяется хром(III), который образует хромит. После удаления осадка серы кристаллизуется хромит натрия (NaCrO2) или хромит калия (K2CrO2), в зависимости от присутствующего в растворе щелочного компонента.
Объясните, почему при взаимодействии хрома с хлором образуется хлорид хрома(III), а при взаимодействии хрома с хлороводородом — хлорид хрома(II).
При взаимодействии хрома с хлором (Cl2) хром окисляется до степени окисления +3, так как хлор действует как окислитель, и образуется хлорид хрома(III) (CrCl3). Реакция: 2 Cr + 3 Cl2 → 2 CrCl3.
При взаимодействии хрома с хлороводородом (HCl), хлорид водорода действует как восстановитель, и хром окисляется до степени окисления +2, образуя хлорид хрома(II) (CrCl2). Реакция: Cr + 2 HCl → CrCl2 + H2. В данном случае хлороводород восстанавливает хром, а не окисляет его, что и приводит к образованию хлорида хрома(II).
Что происходит при подкислении раствора хромата калия серной кислотой? А при взаимодействии раствора дихромата калия с щёлочью?
При подкислении раствора хромата калия (K2CrO4) серной кислотой (H2SO4) происходит превращение хромата (CrO4^2-) в дихромат (Cr2O7^2-), так как в кислой среде хроматы легко переходят в дихроматы. Реакция: K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + H2O.
При обработке дихромата калия горячей концентрированной соляной кислотой выделяется жёлто-зелёный удушливый газ, а раствор окрашивается в зелёный цвет. Объясните, что происходит, и напишите уравнение реакции.
При взаимодействии раствора дихромата калия (K2Cr2O7) с щёлочью (например, NaOH) происходит восстановление хрома с переходом из степени окисления +6 в степень окисления +3. В результате образуется гидроксид хрома(III) (Cr(OH)3), а также выделяется хромат натрия: K2Cr2O7 + 2 NaOH → 2 Na2CrO4 + 2 H2O.
Напишите уравнения реакций, соответствующие схемам превращений:
а) Cr - CrCl2 - Crl3 - Cr(OH)3 - Na2CrO4 - Na2Cr2O7 - CrCl3 - Cr(NO3)3 - Cr2O3 - Cr;
б) K2CrO4 - K2Cr2O7 - Cr2O3 - LCrO2 - Cr(OH)3 - Na2CrO4 - CrO3 - (NH4)2Cr2O7 - Cr2O3.
а) Уравнения реакций:
Cr → CrCl2 (хром взаимодействует с хлороводородом, восстанавливаясь до степени окисления +2): Cr + 2 HCl → CrCl2 + H2.
CrCl2 → CrI3 (хлорид хрома(II) реагирует с йодом, окисляя хром до степени окисления +3): 2 CrCl2 + 3 I2 → 2 CrI3 + 3 Cl2.
CrI3 → Cr(OH)3 (хлорид хрома(III) гидролизуется, образуя гидроксид хрома(III)): 2 CrI3 + 6 H2O → 2 Cr(OH)3 + 6 HI.
Cr(OH)3 → Na2CrO4 (гидроксид хрома(III) окисляется и превращается в хромат натрия): 2 Cr(OH)3 + 4 NaOH + O2 → 2 Na2CrO4 + 2 H2O.
Na2CrO4 → Na2Cr2O7 (хромат натрия при подкислении превращается в дихромат натрия): Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + H2O.
Na2Cr2O7 → CrCl3 (дихромат натрия восстанавливается в хлорид хрома(III) при взаимодействии с хлороводородом): Na2Cr2O7 + 6 HCl → 2 CrCl3 + 3 Cl2 + 3 H2O.
CrCl3 → Cr(NO3)3 (хлорид хрома(III) окисляется в нитрат хрома(III)): 2 CrCl3 + 6 HNO3 → 2 Cr(NO3)3 + 3 Cl2 + 3 H2O.
Cr(NO3)3 → Cr2O3 (нитрат хрома(III) разлагается с образованием оксида хрома(III)): 2 Cr(NO3)3 → Cr2O3 + 6 NO2 + 3 O2.
Cr2O3 → Cr (оксид хрома(III) восстанавливается до металлического хрома): Cr2O3 + 3 C → 2 Cr + 3 CO2.
б) Уравнения реакций:
K2CrO4 → K2Cr2O7 (хромат калия при подкислении превращается в дихромат калия): K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + H2O.
K2Cr2O7 → Cr2O3 (дихромат калия восстанавливается до оксида хрома(III)): K2Cr2O7 + 3 C → Cr2O3 + 2 KCl + 3 CO2.
Cr2O3 → LCrO2 (оксид хрома(III) окисляется до оксида хрома(IV)): Cr2O3 + O2 → 2 CrO2.
LCrO2 → Cr(OH)3 (оксид хрома(IV) гидролизуется, образуя гидроксид хрома(III)): 2 CrO2 + 4 H2O → 2 Cr(OH)3 + O2.
Cr(OH)3 → Na2CrO4 (гидроксид хрома(III) окисляется, образуя хромат натрия): 2 Cr(OH)3 + 4 NaOH + O2 → 2 Na2CrO4 + 2 H2O.
Na2CrO4 → CrO3 (хромат натрия окисляется до хромового ангидрида): Na2CrO4 + 2 H2SO4 → CrO3 + Na2SO4 + H2O.
CrO3 → (NH4)2Cr2O7 (хромовый ангидрид реагирует с аммиаком, образуя аммоний дихромат): 2 CrO3 + 3 (NH4)2SO4 → (NH4)2Cr2O7 + 3 H2O.
(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 (аммоний дихромат разлагается, образуя оксид хрома(III)): (NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4 H2O.
Гидроксид хрома(II) можно получить действием на раствор сульфата хрома(III) растворами гидроксида натрия, карбоната натрия, сульфида натрия, аммиака и сульфита натрия. Напишите уравнения реакций и укажите условия их протекания.
Сульфат хрома(III) + гидроксид натрия: Реакция протекает при избытке гидроксида натрия, образуется гидроксид хрома(III) и сульфат натрия. Гидроксид хрома(III) легко восстанавливается до гидроксида хрома(II): Cr2(SO4)3 + 6 NaOH → 2 Cr(OH)3 + 3 Na2SO4. Далее гидроксид хрома(III) восстанавливается в гидроксид хрома(II): 2 Cr(OH)3 + 2 NaOH + 2 e⁻ → 2 Cr(OH)2 + H2O.
Сульфат хрома(III) + карбонат натрия: При добавлении карбоната натрия к раствору сульфата хрома(III) образуется гидроксид хрома(III) и углекислый газ: Cr2(SO4)3 + 3 Na2CO3 → 2 Cr(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2.
Сульфат хрома(III) + сульфид натрия: Сульфид натрия вызывает восстановление хрома из степени окисления +3 в степень окисления +2, образуя гидроксид хрома(II): Cr2(SO4)3 + 3 Na2S → 2 Cr(OH)2 + 3 Na2SO4.
Сульфат хрома(III) + аммиак: При добавлении аммиака в раствор сульфата хрома(III) также образуется гидроксид хрома(III), который может восстанавливаться до гидроксида хрома(II): Cr2(SO4)3 + 6 NH3 + 6 H2O → 2 Cr(OH)3 + 3 (NH4)2SO4. Далее гидроксид хрома(III) восстанавливается до гидроксида хрома(II) в присутствии аммиака.
Сульфат хрома(III) + сульфит натрия: Сульфит натрия является восстановителем, и при его добавлении к сульфату хрома(III) хром восстанавливается до гидроксида хрома(II): Cr2(SO4)3 + 3 Na2SO3 + 3 H2O → 2 Cr(OH)2 + 3 Na2SO4.
Определите массу оксида хрома(III), который может быть получен из 16,2 г хромата натрия.
Молекулярная масса хромата натрия (Na2CrO4):
Na2CrO4: (2 × 23) + 52 + (4 × 16) = 46 + 52 + 64 = 162 г/моль. Молекулярная масса оксида хрома(III) (Cr2O3):
Cr2O3: (2 × 52) + (3 × 16) = 104 + 48 = 152 г/моль. Из 162 г хромата натрия можно получить 152 г оксида хрома(III). Масса оксида хрома(III), который можно получить из 16,2 г хромата натрия, будет рассчитываться по пропорции:
162 г Na2CrO4 → 152 г Cr2O3 16,2 г Na2CrO4 → (152 × 16,2) / 162 = 15,12 г Cr2O3. Ответ: масса оксида хрома(III), который может быть получен из 16,2 г хромата натрия, составляет 15,12 г.
Какую навеску дихромата калия необходимо взять для приготовления 500 мл 0,1 М раствора?
Молекулярная масса дихромата калия (K2Cr2O7):
K2Cr2O7: (2 × 39) + (2 × 52) + (7 × 16) = 78 + 104 + 112 = 294 г/моль. Для приготовления 0,1 М раствора объемом 500 мл (0,5 л) необходимо количество вещества:
n = C × V = 0,1 моль/л × 0,5 л = 0,05 моль. Масса дихромата калия, необходимая для получения 0,05 моль:
m = n × M = 0,05 моль × 294 г/моль = 14,7 г. Ответ: для приготовления 500 мл 0,1 М раствора дихромата калия необходимо взять 14,7 г дихромата калия.
Хром нагрели в атмосфере хлора. Образовавшееся вещество растворили в воде и добавили избыток раствора карбоната калия. Выделившийся осадок отфильтровали и растворили в избытке щёлочи. К полученному раствору добавили пероксид во-дорода, в результате чего раствор приобрёл жёлтый цвет. Напишите уравнения описанных реакций.
Нагревание хрома в атмосфере хлора: При нагревании хром реагирует с хлором, образуя хлорид хрома. В данной реакции хром окисляется до степени окисления +3. 2 Cr + 3 Cl2 → 2 CrCl3.
Растворение хлорид хрома(III) в воде и добавление избытка раствора карбоната калия: В воде хлорид хрома(III) диссоциирует, образуя Cr³⁺ и Cl⁻. При добавлении карбоната калия (K2CO3) образуется осадок хромата кальция (CaCrO4), так как карбонат калия ведет к выпадению осадка при взаимодействии с Cr³⁺. Реакция: CrCl3 + K2CO3 → CaCrO4 (осадок) + 2 KCl + CO2.
Осадок растворяется в избытке щёлочи (NaOH): Осадок хромата кальция (CaCrO4) растворяется в щелочи, образуя хромат натрия (Na2CrO4) и воду. CaCrO4 + 2 NaOH → Na2CrO4 + Ca(OH)2.
Добавление пероксида водорода: Пероксид водорода (H2O2) восстанавливает хром из степени окисления +6 (в хромате) до степени окисления +3 (в хромате натрия), при этом раствор приобретает жёлтый цвет, что связано с образованием хромата (CrO4²⁻). Na2CrO4 + H2O2 → Na2Cr2O7 + H2O.
Составьте формулы следующих веществ и определите степени окисления элементов: сульфат хрома(II), оксид хрома(VI), дихромат кальция, хромат кальция, хромит кальция, сульфат хрома(III), хлорид гексааквахрома(II).
Сульфат хрома(II): Формула: CrSO4. Степень окисления хрома: +2 (Cr²⁺).
Оксид хрома(VI): Формула: CrO3. Степень окисления хрома: +6 (Cr⁶⁺).
Дихромат кальция: Формула: CaCr2O7. Степень окисления хрома: +6 (Cr⁶⁺).
Хромат кальция: Формула: CaCrO4. Степень окисления хрома: +6 (Cr⁶⁺).
Хромит кальция: Формула: CaCrO3. Степень окисления хрома: +3 (Cr³⁺).
Сульфат хрома(III): Формула: Cr2(SO4)3. Степень окисления хрома: +3 (Cr³⁺).
Хлорид гексааквахрома(II): Формула: [Cr(H2O)6]Cl2. Степень окисления хрома: +2 (Cr²⁺).