KIẾN THỨC LÝ THUYẾT Crom và hợp chất của crom

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (68.16 KB, 4 trang )

CHUYÊN ĐỀ 4: CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CROM
KIẾN THỨC LÝ THUYẾT
A. CROM
I. Vị trí và cấu tạo
• Vị trí: Crom là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIB, chu kỳ 4, số hiệu nguyên tử là 24. Sự phân bố
electron vào các mức năng lượng: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s1 3d 5
5
1
• Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s1 hay [ Ar ] 3d 4s

• Số oxi hóa: Crom có số oxi hóa từ +1 đến +6. Phổ biến hơn cả là các số oxi hóa +2, +3 và +6, với +3
là ổn định nhất. Các trạng thái +1, +4 và +5 là khá hiếm. Các hợp chất của crom với trạng thái oxi hóa +6
là những chất có tính oxi hóa. Trong khơng khí, crom được oxi thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng
oxit bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn q trình oxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới.
• Độ âm điện: 1,66 (Thang Pauling)
• Bán kính nguyên tử và ion: R (Cr ) = 0,13nm, R (Cr 2+ ) = 0, 084 nm, R (Cr3+ ) = 0, 069 nm
0
0
0
0
• Thế điện cực chuẩn: E Cr3+ /Cr = −0, 74V, E Cr 2+ /Cr = −0,90V, E Cr 3+ /Cr 2+ = −0, 41V, E Cr2O72− ,H + /Cr 3+ = +1,33V.

II. Tính chất vật lý
• Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (cứng nhất trong số các kim loại), khó nóng chảy ( 1890o C) ,
khong mùi, khơng vị và dễ rèn.
• Mạng tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện.
• Crom là kim loại nặng, có khối lượng riêng 7, 2 g / cm3 .
III. Tính chất hóa học
Crom có tính khử mạnh: Cr → Cr 2+ + 2e hoặc Cr → Cr 3+ + 3e.
Tính khử của Cr mạnh hơn Fe.
1.Tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng được với nhiều phi kim
Với oxi ở nhiệt độ thường Cr bền do màng oxit bảo vệ ở nhiệt độ cao:
o

t
4Cr + 3O 2 
→ 2Cr2 O3

Với halogen:
o

t
2Cr + 3Cl2 
→ 2CrCl3

2. Tác dụng với nước
Crom bền, không tác dụng với nước do có màng oxit bền bảo vệ
3. Tác dụng với axit
• Khi tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo ra muối Cr(III).
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2
• Cr khơng phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội.
• Cr tác dụng với HNO3 lỗng, đặc nóng hoặc H2SO4 đặc, nóng tạo muối Cr(III)
Cr + 6HNO3 → 3H2O + 2NO2 + Cr(NO3)3
2Cr + 6H2SO4 → 6H2O + 3SO2 + Cr2(SO4)3
IV. Ứng dụng
• Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mịn và đánh bóng bề mặt:
– Crom như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.
+ Thép chứa 2,8-3,8% crom có độ cứng cao, bền, có khả năng chống gỉ.
+ Thép chứa 25-30% crom siêu cứng dù ở nhiệt độ cao.

Trang 1

– Crom dùng để mạ thép. Thép mạ crom bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho đồ vật.
– Trong q trình anot hóa (dương cực hóa) nhơm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhơm thành ruby.
• Làm thuốc nhuộm và sơn:
– Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng
hợp.
– Tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn.
• Là một chất xúc tác.
IV. Sản xuất
Phương pháp nhiệt nhôm: Cr2O3 được tách ra từ quặng cromit FeO.Cr2O3
o

t
4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 
→ 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2
2Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
o

t
Na2Cr2O7 + 2C 
→ Cr2O3 + Na2CO3 + CO
o

t
Cr2O3 + 2Al 
→ 2Cr + Al2O3
B. HỢP CHẤT CỦA CROM
I. Hợp chất Crom (II)

1. CrO
CrO là một oxit bazơ
CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O
CrO + H2SO4 → CrSO4 + H2O
CrO có tính khử, trong khơng khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3
2. Cr(OH)2
• Cr(OH)2 là chất rắn, màu vàng.
• Cr(OH)2 có tính khử:
– Trong khơng khí oxi hóa thành Cr(OH)3
4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3
– Phản ứng với tác nhân oxi hóa chuyển thành Cr(III):
Cr(OH)2 + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO2 + 3H2O
• Cr(OH)2 là một bazơ
Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2H2O
o

t
Cr(OH)2 
→ CrO + H2O (khơng có khơng khí)
• Điều chế:
CrCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Cr(OH)2 (khơng có khơng khí)
3. Muối crom (II)
• Muối Crom (II) có tính khử mạnh
• Dung dịch CrCl2 để ngồi khơng khí lại chuyển từ màu xanh lam sang màu lục:
2CrCl2 + Cl2 → 2CrCl3

• Giải thích: CrCl2 trong dung dịch phân ly ra Cr 2− và Cl− . Ion Cr 2+ tồn tại ở dạng [Cr(H 2 O)]2+ có
màu xanh, nên dung dịch CrCl2 có màu xanh.
Mặt khác trạng thái oxi hóa +2 của Cr có tính khử mạnh, ngay trong dung dịch CrCl 2 bị oxi hóa bởi oxi
3+

khơng khí chuyển thành CrCl3. Ion Cr 3+ trong dung dịch tồn tại dưới dạng [Cr(H 2 O)] có màu lục. Nên
trong khơng khí CrCl2 chuyển từ màu xanh lam sang màu lục.
II. Hợp chất Crom (III)
1. Cr2O3
• Là chất rắn, màu lục thẫm, khơng tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy cao.
Trang 2

• Cr2O3 là oxit lưỡng tính, tan trong axit và kiềm đặc.
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O
Hay Cr2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Cr(OH)4]
• Ứng dụng:
– Cr2O3 được dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh.
– Cr2O3 là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục.
to
• Điều chế: (NH4)2Cr2O7 
→ N2 + Cr2O3 + H2O
2. Cr(OH)3
• Cr(OH)3 là chất rắn màu lục xám.
• Cr(OH)3 là hidroxit lưỡng tính, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm.
Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O
Cr(OH)3 + NaOH → Na[Cr(OH)4]
Hay Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O
• Tính khử: Cr(III) bị oxi hóa lên Cr(VI) bởi các chất oxi hóa mạnh.
Cr(OH)3 + 3Na2O2 → 2Na2CrO4 + 2NaOH + 2H2O
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 8H2O
2Cr(OH)3 + 3PbO2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 3PbO + 5H2O
Cr(OH)3 + 3KMnO4 + 5KOH → K2CrO4 + 3K2MnO4 + 4H2O
Ví dụ: Cho NaOH đến dư vào dung dịch CrCl3, sau đó cho vào dung dịch thu được một ít tinh thể Na2O2.

– Ban đầu xuất hiện kết tủa keo màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, do phản ứng:
CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 ↓ + 3NaCl
– Lượng kết tủa tan dần đến hết trong NaOH dư:
Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O
– Cho tinh thể Na2O2 vào dung dịch thu được, thấy dung dịch xuất hiện màu vàng do tạo muối cromat.
2NaCrO2 + 3Na2O2 + 4H2O → 2Na2CrO4 + 4NaOH
• Điều chế:
CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 + 3NaCl
3. Muối crom (III)
• Muối crom (III) có màu xanh lục, có tính khử và oxi hóa.
• Trong mơi trường axit, muối crom (III) có tính oxi hóa bị Zn khử thành muối crom (II)
2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2
Cr2(SO4)3 + Zn → 2CrSO4 + ZnSO4
• Trong mơi trường kiềm, muối crom (III) có tính khử và bị chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối crom
(VI)
2CrBr3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 12KBr + 8H2O
2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O
Cr2(SO4)3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 3K2SO4 + 8H2O
2Cr(NO3)3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 6KNO3 + 8H2O
3+
2−
−
Phương trình ion: 2Cr + 3Br2 + 16KOH → 2CrO 4 + 6Br + 8H 2O
• Ứng dụng:
– Phèn crom – kali K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O có màu xanh tím, được dùng để thuộc da, làm chất cầm màu
trong ngành nhuộm vải.
– Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc lục bảo.
III. Hợp chất Crom (VI)
Trang 3

1. CrO3
• CrO3 là chất oxi hóa rất mạnh. Một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, NH 3, C2H5OH… bốc cháy khi
tiếp xúc với CrO3, CrO3 bị khử thành Cr2O3.
4CrO3 + 3S → 3SO2 + 2Cr2O3
10CrO3 + 6P → 3P2O5 + 5Cr2O3
4CrO3 + 3C → 3CO2 + 2Cr2O3
C2H5OH + 4CrO3 → 2CO2 + 3H2O + 2Cr2O3
2CrO3 + 2NH3 → Cr2O3 + N2 + 3H2O
• CrO3 là oxit axit, khi tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H 2CrO4 và axit dicromic
H2Cr2O7. Hai axit này không thể tách ra ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu tách ra khỏi dung
dịch, chúng bị phân hủy thành CrO3.
2. Muối cromat và đicromat
• Ion cromat CrO 24− có màu vàng. Ion đicromat Cr2O 72− có màu da cam.
• Trong mơi trường axit, cromat chuyển hóa thành đicromat.
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
• Trong mơi trường kiềm đicromat chuyển hóa thành cromat
K2Cr2O7 +2KOH → 2K2CrO4 + H2O

→ Cr2 O 72− + H 2 O
Tổng quát: 2CrO 24− + 2H − ¬


• Muối cromat và đicromat có tính oxi hóa mạnh, chúng bị khử thành muối Cr(III)
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 +3I2 + 7H2O
K2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 3CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O
K2Cr2O7 +3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O + 3S
• (NH4)2Cr2O7 bị nhiệt phân theo phản ứng:
o

t
(NH4)2Cr2O7 
→ N2 + Cr2O3 + 4H2O

Trang 4

Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng được với nhiều phi kimVới oxi ở nhiệt độ thường Cr bền do màng oxit bảo vệ ở nhiệt độ cao:4Cr + 3O 2 → 2Cr2 O3Với halogen:2Cr + 3Cl2 → 2CrCl32. Tác dụng với nướcCrom bền, không tác dụng với nước do có màng oxit bền bảo vệ3. Tác dụng với axit• Khi tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo ra muối Cr(III).Cr + 2HCl → CrCl2 + H2Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2• Cr khơng phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội.• Cr tác dụng với HNO3 lỗng, đặc nóng hoặc H2SO4 đặc, nóng tạo muối Cr(III)Cr + 6HNO3 → 3H2O + 2NO2 + Cr(NO3)32Cr + 6H2SO4 → 6H2O + 3SO2 + Cr2(SO4)3IV. Ứng dụng• Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mịn và đánh bóng bề mặt:- Crom như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.+ Thép chứa 2,8-3,8% crom có độ cứng cao, bền, có khả năng chống gỉ.+ Thép chứa 25-30% crom siêu cứng dù ở nhiệt độ cao.Trang 1- Crom dùng để mạ thép. Thép mạ crom bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹp cho đồ vật.- Trong q trình anot hóa (dương cực hóa) nhơm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhơm thành ruby.• Làm thuốc nhuộm và sơn:- Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổnghợp.- Tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn.• Là một chất xúc tác.IV. Sản xuấtPhương pháp nhiệt nhôm: Cr2O3 được tách ra từ quặng cromit FeO.Cr2O34FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO22Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2ONa2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + COCr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3B. HỢP CHẤT CỦA CROMI. Hợp chất Crom (II)1. CrOCrO là một oxit bazơCrO + 2HCl → CrCl2 + H2OCrO + H2SO4 → CrSO4 + H2OCrO có tính khử, trong khơng khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O32. Cr(OH)2• Cr(OH)2 là chất rắn, màu vàng.• Cr(OH)2 có tính khử:- Trong khơng khí oxi hóa thành Cr(OH)34Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3- Phản ứng với tác nhân oxi hóa chuyển thành Cr(III):Cr(OH)2 + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO2 + 3H2O• Cr(OH)2 là một bazơCr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2H2OCr(OH)2 → CrO + H2O (khơng có khơng khí)• Điều chế:CrCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Cr(OH)2 (khơng có khơng khí)3. Muối crom (II)• Muối Crom (II) có tính khử mạnh• Dung dịch CrCl2 để ngồi khơng khí lại chuyển từ màu xanh lam sang màu lục:2CrCl2 + Cl2 → 2CrCl3• Giải thích: CrCl2 trong dung dịch phân ly ra Cr 2− và Cl− . Ion Cr 2+ tồn tại ở dạng [Cr(H 2 O)]2+ cómàu xanh, nên dung dịch CrCl2 có màu xanh.Mặt khác trạng thái oxi hóa +2 của Cr có tính khử mạnh, ngay trong dung dịch CrCl 2 bị oxi hóa bởi oxi3+khơng khí chuyển thành CrCl3. Ion Cr 3+ trong dung dịch tồn tại dưới dạng [Cr(H 2 O)] có màu lục. Nêntrong khơng khí CrCl2 chuyển từ màu xanh lam sang màu lục.II. Hợp chất Crom (III)1. Cr2O3• Là chất rắn, màu lục thẫm, khơng tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy cao.Trang 2• Cr2O3 là oxit lưỡng tính, tan trong axit và kiềm đặc.Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2OCr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2OHay Cr2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Cr(OH)4]• Ứng dụng:- Cr2O3 được dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh.- Cr2O3 là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục.to• Điều chế: (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + H2O2. Cr(OH)3• Cr(OH)3 là chất rắn màu lục xám.• Cr(OH)3 là hidroxit lưỡng tính, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm.Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2OCr(OH)3 + NaOH → Na[Cr(OH)4]Hay Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O• Tính khử: Cr(III) bị oxi hóa lên Cr(VI) bởi các chất oxi hóa mạnh.Cr(OH)3 + 3Na2O2 → 2Na2CrO4 + 2NaOH + 2H2O2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 8H2O2Cr(OH)3 + 3PbO2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 3PbO + 5H2OCr(OH)3 + 3KMnO4 + 5KOH → K2CrO4 + 3K2MnO4 + 4H2OVí dụ: Cho NaOH đến dư vào dung dịch CrCl3, sau đó cho vào dung dịch thu được một ít tinh thể Na2O2.- Ban đầu xuất hiện kết tủa keo màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, do phản ứng:CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 ↓ + 3NaCl- Lượng kết tủa tan dần đến hết trong NaOH dư:Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O- Cho tinh thể Na2O2 vào dung dịch thu được, thấy dung dịch xuất hiện màu vàng do tạo muối cromat.2NaCrO2 + 3Na2O2 + 4H2O → 2Na2CrO4 + 4NaOH• Điều chế:CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 + 3NaCl3. Muối crom (III)• Muối crom (III) có màu xanh lục, có tính khử và oxi hóa.• Trong mơi trường axit, muối crom (III) có tính oxi hóa bị Zn khử thành muối crom (II)2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2Cr2(SO4)3 + Zn → 2CrSO4 + ZnSO4• Trong mơi trường kiềm, muối crom (III) có tính khử và bị chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối crom(VI)2CrBr3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 12KBr + 8H2O2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2OCr2(SO4)3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 3K2SO4 + 8H2O2Cr(NO3)3 + 3Br2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 6KNO3 + 8H2O3+2−Phương trình ion: 2Cr + 3Br2 + 16KOH → 2CrO 4 + 6Br + 8H 2O• Ứng dụng:- Phèn crom – kali K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O có màu xanh tím, được dùng để thuộc da, làm chất cầm màutrong ngành nhuộm vải.- Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc lục bảo.III. Hợp chất Crom (VI)Trang 31. CrO3• CrO3 là chất oxi hóa rất mạnh. Một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, NH 3, C2H5OH… bốc cháy khitiếp xúc với CrO3, CrO3 bị khử thành Cr2O3.4CrO3 + 3S → 3SO2 + 2Cr2O310CrO3 + 6P → 3P2O5 + 5Cr2O34CrO3 + 3C → 3CO2 + 2Cr2O3C2H5OH + 4CrO3 → 2CO2 + 3H2O + 2Cr2O32CrO3 + 2NH3 → Cr2O3 + N2 + 3H2O• CrO3 là oxit axit, khi tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H 2CrO4 và axit dicromicH2Cr2O7. Hai axit này không thể tách ra ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu tách ra khỏi dungdịch, chúng bị phân hủy thành CrO3.2. Muối cromat và đicromat• Ion cromat CrO 24− có màu vàng. Ion đicromat Cr2O 72− có màu da cam.• Trong mơi trường axit, cromat chuyển hóa thành đicromat.2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O• Trong mơi trường kiềm đicromat chuyển hóa thành cromatK2Cr2O7 +2KOH → 2K2CrO4 + H2O→ Cr2 O 72− + H 2 OTổng quát: 2CrO 24− + 2H − ¬• Muối cromat và đicromat có tính oxi hóa mạnh, chúng bị khử thành muối Cr(III)K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2OK2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 +3I2 + 7H2OK2Cr2O7 + 14HCl → 2KCl + 3CrCl3 + 3Cl2 + 7H2OK2Cr2O7 +3H2S + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O + 3S• (NH4)2Cr2O7 bị nhiệt phân theo phản ứng:(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2OTrang 4