СОЕДИНЕНИЯ ХРОМА Составитель: И.Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово

Соединения хрома Соединения хрома(II) Соединения хрома(III) Соединения хрома(VI) CrO – основный оксид Cr(OH) 2 - основание CrO 3 - кислотный оксид H 2 CrO 4 - хромовая H 2 Cr 2 O 7 - дихромовая кислоты Cr 2 O 3 - амфотерный оксид Cr(OH) 3 - амфотерный гидроксид

CrO Оксид хрома (II) – кристаллы черного цвета, имеет основный характер При осторожном нагревании гидроксида хрома (II) в отсутствии кислорода получают оксид хрома (II). Составьте уравнение реакции. Cr(OH) 2 = CrO + H 2 O 3CrO = Cr + Cr 2 O 3 При более высоких температурах оксид хрома (II) диспропорционирует: 700° Соединения хрома (II)

Оксида хрома (II) реагирует с соляной и серной кислотами. Рассмотрите реакции с точки зрения ТЭД. CrO + H 2 SO 4 = CrSO 4 + H 2 O CrO + 2H + + Cl – = Cr Cl – + H 2 O CrO + 2H + = Cr 2+ + H 2 O CrO + 2HCl = CrCl 2 + H 2 O CrO + 2H + + SO 4 2– = Cr 2+ + SO 4 2– + H 2 O CrO + 2H + = Cr 2+ + H 2 O

Оксид хрома (II) – сильный восстановитель. Кислородом воздуха окисляется до оксида хрома (III) Cr +2 O + O 2 0 Cr 2 +3 O 3 –2 Cr +2 – 1e Cr +3 4 O e 2O –2 1 4CrO + O 2 = 2Cr 2 O 3 CrO (за счет Cr +2 ) – восстановитель, процесс окисления O 2 – окислитель, процесс восстановления

Cr(OH) 2 Гидроксид хрома (II) Гидроксид хрома (II) получают в виде желтого осадка действием растворов щелочей на соли хрома (II) без доступа воздуха. CrCl 2 + 2NaOH = Cr(OH) 2 + 2NaCl Cr Cl – +2Na + +2OH – = Cr(OH) 2 + 2Na + +2Cl – Cr OH – = Cr(OH) 2

Гидроксид хрома (II) обладает основными свойствами Cr(OН) 2 + 2HCl = CrCl 2 + 2H 2 O Cr(OН) 2 + 2H + + 2Cl – = Cr Cl – + 2H 2 O Cr(OН) 2 + 2H + = Cr H 2 O

Гидроксид хрома (II) – сильный восстановитель Кислородом воздуха окисляется до гидроксида хрома (III) Cr +2 (ОН) 2 + O Н 2 О Cr +3 (O –2 Н) 3 Cr +2 – 1e Cr +3 4 O e 2O –2 1 4Cr(OН) 2 + O 2 + 2Н 2 О = 4Cr(OН) 3 Cr(OН) 2 (за счет Cr +2 ) – восстановитель, процесс окисления O 2 – окислитель, процесс восстановления

Соли хрома (II) Водные растворы солей хрома (II) получают без доступа воздуха растворением металлического хрома в разбавленных кислотах в атмосфере водорода или восстановлением цинком в кислой среде солей трехвалентного хрома. Безводные соли хрома (II) белого цвета, а водные растворы и кристаллогидраты синего цвета. Соединения хрома (II) – сильные восстановители. Легко окисляются. Именно поэтому очень трудно получать и хранить соединения двухвалентного хрома. Реагируют с концентрированными серной и азотной кислотами: 4CrCl 2 + O 2 + 4HCl 4CrCl 3 + 2H 2 O 2CrCl 2 +4H 2 SO 4 Cr 2 (SO 4 ) +SO 2 + 4HCl + 2H 2 O CrCl 2 + 4HNO 3 Cr(NO 3 ) 3 + NO 2 + 2HCl + H 2 O

Cr 2 O 3 Оксид хрома (III) – тугоплавкий порошок темно-зеленого цвета. Получение^ В лабораторных условиях термическим разложением дихромата аммония: (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 2H 2 O В промышленности восстановлением дихромата калия коксом или серой: K 2 Cr 2 O 7 + 3C = 2Cr 2 O 3 + 2K 2 CO 3 + CO 2 K 2 Cr 2 O 7 + S = 2Cr 2 O 3 + K 2 SO 4 t° Соединения хрома (III)

Оксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами При взаимодействии с кислотами образуются соли хрома (III): Составьте уравнение реакции оксида хрома (III) с соляной кислотой. Рассмотрите реакцию с точки зрения ТЭД. Cr 2 O 3 + 6HCl = 2CrCl 3 + 3H 2 O Cr 2 O 3 + 6H + + 6Cl – = 2Cr Cl – + 3H 2 O Cr 2 O 3 + 6H + = 2Cr H 2 O

При сплавлении оксида хрома (III) с оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов образуются хромиты: Сr 2 O 3 + Ba(OH) 2 = Ba(CrO 2 ) 2 + H 2 O Сr 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaCrO 2 + CO 2 t° Оксид хрома (III) нерастворим в воде.

В окислительно-восстановительных реакциях оксид хрома (III) ведет себя как восстановитель и переходит в хромат: Cr 2 O 3 + KOH + KMnO 4 K 2 CrO 4 + MnO 2 + H 2 O Рассмотрите эти реакции как окислительно-восстановительные Расставьте коэффициенты. Cr 2 O 3 + KOH +Сa(ClO) 2 K 2 CrO 4 + CaCl 2 + H 2 O Cr 2 O 3 + O 2 + Na 2 CO 3 Na 2 CrO 4 + CO 2 Cr 2 O 3 + KClO 3 + Na 2 CO 3 Na 2 CrO 4 + KCl + CO 2 Cr 2 O 3 +NaNO 3 + Na 2 CO 3 Na 2 CrO 4 +NaNO 2 + CO 2

Оксид хрома (III) – катализатор В присутствии оксида хрома (III) аммиак окисляется кислородом воздуха до монооксида азота, который в избытке кислорода окисляется до бурого диоксида азота.

Каталитическое окисление этанола Окисление этилового спирта кислородом воздуха происходит очень легко в присутствии оксида хрома (III) Реакция окисления спирта протекает с выделением энергии. Продукт реакции окисления спирта - уксусный альдегид. Cr 2 O 3, t° 2СН 3 –СН 2 –ОН +О 2 2СН 3 – С О +2H 2 O H

Гидроксид хрома (III) Cr(OH) 3 Получают гидроксид хрома (III) действием растворов щелочей или аммиака на растворы солей хрома (III). Составьте уравнение реакции получения Cr(OH) 3 действием раствора аммиака на хлорид хрома (III): CrCl 3 + 3(NH 3 ·H 2 O) = Cr(OH) 3 + 3NH 4 Cl Лабораторный опыт 1 К раствору хлорида хрома (III) прилейте раствор аммиака. Что наблюдаете?

Лабораторный опыт 2 Осадок, полученный в опыте 1 разделите на две части, к одной из них добавьте раствор соляной кислоты, а к другой – щелочь. Что происходит? Какими свойствами обладает гидроксид хрома (III)? Cr(OH) 3 CrCl 3 Na 3 [Cr(OH) 6 ] NaOH HCl

+H 2 SO 4 +NaOH Осадок, полученный в опыте 1 разделите на две части, к одной из них добавьте серной кислоты, а к другой – щелочь. Что происходит?

Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами. При взаимодействии с кислотами образуются соли хрома (III): Составьте уравнение реакции гидроксида хрома (III) с соляной кислотой. Рассмотрите реакцию с точки зрения ТЭД. Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O Cr(OH) 3 + 3H + + 3Cl – = Cr Cl – + 3H 2 O Cr(OH) 3 + 3H + = Cr H 2 O

Cr(OH) 3 + 3NaOH = Na 3 [Cr(OH) 6 ] Cr(OH) 3 + 3Na + + 3OH – = 3Na + + [Cr(OH) 6 ] 3– Cr(OH) 3 + 3OH – = [Cr(OH) 6 ] 3– 2Cr(OH) 3 = Cr 2 O 3 + 3H 2 O t° Гидроксид хрома (III) растворяется в щелочах При нагревании гидроксид хрома (III) разлагается: гексагидроксохромат (III) натрия (изумрудно-зеленый)

Соли хрома (III) Бывают двух видов: CrCl 3 - хроматы (III) и хромиты NaCrO 2 или гидроксокомплексы Na 3 [Cr(OH) 6 ] СВОЙСТВА: 1. Хроматы (III) в щелочной среде образуют гидроксид хрома(III), который сразу растворяется, образуя гидроксокомплексы. CrCl 3 + 3KOH (нед.) Cr(OН) 3 + 3KCl CrCl 3 + 6KOH (изб.) К 3 [Cr(OH) 6 ] + 3KCl 2. Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой разрушаются: NaCrO 2 + HCl (нед.) + H 2 O = Cr(OH) 3 + NaCl NaCrO 2 + 4HCl (изб.) = CrCl 3 + NaCl + 2H 2 O с угольной кислотой Na 3 [Cr(OH) 6 ] + 3CO 2 = Cr(OH) 3 + 3NaHCO 3

Соли хрома (III) 3. Взаимный гидролиз: при смешивании солей хрома (III) с растворами сульфидов, сульфитов, карбонатов происходит выпадение осадка гидроксида хрома (III) и выделение газа Cr 2 S 3 + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 + 3H 2 S В водных растворах катион Cr 3+ встречается только в виде гидратированного иона [Cr(H 2 O) 6 ] 3+, который придает раствору сине-фиолетовый цвет. 2CrCl 3 +3Na 2 S + 6H 2 O 2Cr(OН) 3 +3Н 2 S +3NaCl 4. В растворе подвергаются полному гидролизу:

Сульфат хрома (III) образует двойные соли – хромовые квасцы Из смешанного раствора сульфата хрома (III) и сульфата калия кристаллизуется двойная соль – KCr(SO 4 ) 2 ·12H 2 O сине-фиолетового цвета. Применяются в качестве дубящего вещества при изготовлении эмульсий, а также в дубящих растворах и дубящих фиксажах.

Соединения хрома (III) могут проявлять как окислительные так и восстановительные свойства. Рассмотрите эти реакции как окислительно-восстановительные Расставьте коэффициенты. Назовите окислитель и восстановитель. K 3 [Cr(OH) 6 ] +Br 2 +KOH K 2 CrO 4 + KBr + H 2 O CrCl 3 + H 2 O 2 + KOH K 2 CrO 4 +KCl + H 2 O KCrO 2 +PbO 2 + KOH K 2 CrO 4 +K 2 PbO 2 + H 2 O Cr 2 (SO 4 ) 3 +Cl 2 +NaOH Na 2 CrO 4 +NaCl +H 2 O +Na 2 SO 4 CrCl 3 + Zn CrCl 2 + ZnCl 2

Получают CrO 3 действием избытка концентрированной серной кислоты на насыщенный водный раствор дихромата натрия: Na 2 Cr 2 O 7 + 2H 2 SO 4 = 2CrO 3 + 2NaHSO 4 + H 2 O Оксид хрома (VI) очень ядовит. 4CrO 3 2Cr 2 O 3 + 3O 2. При нагревании выше 250 °C разлагается: Оксид хрома (VI) CrO 3 хромовый ангидрид, представляет собой темно-красные игольчатые кристаллы. Соединения хрома (VI)

CrO 3 кислотный оксид С избытком воды образуется хромовая кислота H 2 CrO 4 CrO 3 + Н 2 O = Н 2 CrO 4 При большой концентрации CrO 3 образуется дихромовая кислота Н 2 Cr 2 О 7 2CrO 3 + Н 2 O = Н 2 Cr 2 O 7 которая при разбавлении переходит в хромовую кислоту: Н 2 Cr 2 О 7 + Н 2 О = 2Н 2 CrO 4 При растворении в воде образует кислоты. Эти кислоты – неустойчивые. Существуют только в растворе. Между ними в растворе устанавливается равновесие 2Н 2 CrO 4 Н 2 Cr 2 O 7 + Н 2 O При взаимодействии CrO 3 со щелочами образуются хроматы CrO 3 + 2KOH K 2 CrO 4 + H 2 O.

CrO 3 является сильным окислителем Например этанол, ацетон и многие другие органические вещества самовоспламеняются или даже взрываются при контакте с ним. Окисляет йод, серу, фосфор, уголь. 4CrO 3 + 3S = 2Cr 2 O 3 + 3SO 2 4CrO 3 + C 2 H 5 OH 2CO 2 + 2Cr 2 O 3 + 3H 2 O

Если поместить оксид хрома на фарфоровую пластинку и капнуть на него несколько капель ацетона,то через несколько секунд ацетон загорается. При этом оксид хрома (VI) восстанавливается до оксида хрома (III), а ацетон окисляется до углекислого газа и воды. Окисление ацетона хромовым ангидридом (видео)(видео) 16CrO 3 +3CH 3 – С – CH 3 9CO 2 + 8Cr 2 O 3 + 9H 2 O О

Оксиду хрома (VI) соответствуют две кислоты – хромовая Н 2 CrO 4 и дихромовая Н 2 Cr 2 O 7

Хромовая кислота кристаллическое вещество красного цвета; выделена в свободном состоянии при охлаждении насыщенных водных растворов CrO 3 ; хромовая кислота электролит средней силы. Изополихромовые кислоты существуют в водных растворах, окрашенных в красный цвет

хроматы – соли хромовой кислоты устойчивы в щелочной среде, при подкислении переходят в оранжевые дихроматы, соли двухромовой кислоты. Реакция обратима, поэтому при добавлении щелочи желтая окраска хромата восстанавливается. 2CrO 4 2– + 2H+ Cr 2 O 7 2– + H 2 O хроматы дихроматы соли ОН – Н+Н+

Лабораторный опыт 3 К раствору дихромата калия добавьте гидроксид калия. Как изменилась окраска? Чем это вызвано? К полученному раствору добавьте серной кислоты до восстановления желтой окраски. Напишите уравнения реакций.

2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4(разб.) = K 2 Cr 2 O 7 +K 2 SO 4 +H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O 2K 2 CrO 4 +2HCl (разб.) = K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O 2K 2 CrO 4 + H 2 O + CO 2 = K 2 Cr 2 O 7 + KHCO 3

Взаимопревращение хроматов и дихроматов Оксиду хрома (VI) соответствуют две кислоты – хромовая Н 2 CrO 4 и дихромовая Н 2 Cr 2 O 7, Хромат калия K 2 CrO 4 и дихромат калия K 2 Cr 2 O 7 – соли этих кислот. Хроматы – желтого цвета, дихроматы – оранжевого. В кислой среде хромат-ион превращается в дихромат-ион. В присутствии щелочи дихроматы снова становятся хроматами. Хромат калия превращаем в дихромат, добавляя кислоту. Желтый раствор становится оранжевым. 2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O В стакан с дихроматом калия добавляем щелочь, оранжевый раствор становится желтым – дихроматы превращаются в хроматы. K 2 Cr 2 O 7 + 2KOH = 2K 2 CrO 4 + H 2 O

Соединения хрома (VI) – сильные окислители Cr 2 O 7 2 – Cr 3+ Cr(OH) 3 [Cr(OH) 6 ] 3 – H+ H2OH2O OH – Cr 2 O 7 2– + 14H + + 6e 2Cr H 2 O Cr 2 O 7 2– + 7Н 2 О + 6e 2[Cr(OH) 6 ] 3– + 2ОН –

Окислительные свойства дихроматов Дихроматы, например дихромат калия K 2 Cr 2 O 7 – сильные окислители. Под действием восстановителей дихроматы в кислой среде переходят в соли хрома (III). Примером такой реакции может служить окисление сульфита натрия раствором дихромата калия в кислой среде. К раствору дихромата калия добавляем серную кислоту и раствор сульфита натрия. K 2 Cr 2 O 7 +3Na 2 SO 3 +4H 2 SO 4 =Cr 2 (SO 4 ) 3 +3Na 2 SO 4 +K 2 SO 4 + 4H 2 O Оранжевая окраска, характерная для дихроматов, переходит в зеленую. Образовался раствор сульфата хрома (III) зеленого цвета. Соли хрома - ярко окрашены, именно поэтому элемент получил такое название: "хром", что в переводе с греческого означает "цвет, краска". опыт

1. Zn + K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 ZnSO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +H 2 O 2. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 S +H 2 SO 4 S + Cr 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +H 2 O 3. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 O 2 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 4. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + H 2 S S + Cr(OH) 3 + KOH 5. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + K 2 S S + K 3 [Cr(OH) 6 ] + KOH Дихроматы проявляют окислительные свойства не только в растворах, но и в твердом виде: K 2 Cr 2 O 7 + S K 2 SO 4 + Cr 2 O 3 K 2 Cr 2 O 7 + С K 2 СO 3 + СО + Cr 2 O 3 K 2 Cr 2 O 7 + Al Cr + KAlO 2 + Al 2 O 3 Рассмотрите эти реакции как окислительно-восстановительные Расставьте коэффициенты. K 2 Cr 2 O 7 + KOH + (NH 4 ) 2 S S + K 3 [Cr(OH) 6 ] + NH 3

Дихромат калия (хромпик) широко применяется как окислитель органических соединений: 3С 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 CH 3 – CHO + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O 3С 3 H 7 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 3CH 3 – C–CH 3 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + 7H 2 O O

Хроматы щелочных металлов плавятся без разложения, а дихроматы при высокой температуре превращаются в хроматы. Дихромат аммония разлагается при нагревании: (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O 180°C

В ряду гидроксидов хрома различных степеней окисления Cr(ОН) 2 Cr(ОН) 3 Н 2 CrО 4 закономерно происходит ослабление основных свойств и усиление кислотных. Такое изменение свойств обусловлено увеличением степени окисления и уменьшением ионных радиусов хрома. В этом же ряду последовательно усиливаются окислительные свойства. Соединения Cr (II) сильные восстановители, легко окисляются, превращаясь в соединения хрома (III). Соединения хрома(VI) сильные окислители, легко восстанавливаются в соединения хрома (III). Соединения хрома (III), могут при взаимодействии с сильными восстановителями проявлять окислительные свойства, переходя в соединения хрома (II), а при взаимодействии с сильными окислителями проявлять восстановительные свойства, превращаясь в соединения хрома (VI).

Степень окисления хромa Оксид CrO Cr 2 O 3 CrO 3 Гидроксид Cr(OH) 2 Cr(OH) 3 H 2 CrO 4 H 2 Cr 2 O 7 Кислотные и окислительные свойства возрастают Основные и восстановительные свойства возрастают Соединения хрома

Домашнее задание: Выполнить ОВР! Используем презентацию «ОВР по теме «ХРОМ»

СПАСИБО ЗА РАБОТУ!

Начала химии. Современный курс для поступающих в ВУЗы. – М.: 1Федеративная Книготорговая Компания. Химия. Подготовка к ЕГЭ: учебно-методическое пособие / Под ред. В.Н. Доронькина. – Ростов н/Дону: Легион Химия. Пособие для поступающих в вузы /О.О. Максименко. – М. : Филол. о-во СЛОВО: Изд-во Эксмо Интернет-ресурсы (картинки, видеофрагменты: 1) Единая образовательная коллекция цифровых ресурсов. Химия. Неорганическая химия. Металлы побочных подгрупп. Хром. Видеопыты. 2) Образовательная коллекция Химия для всех XXI Химические опыты со взрывами и без