KIẾN THỨC LÝ THUYẾT Crom và hợp chất của crom

CHUYÊN ĐỀ 4: CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CROM KIẾN THỨC LÝ THUYẾT A CROM I Vị trí cấu tạo • Vị trí: Crom kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIB, chu kỳ 4, số hiệu nguyên tử 24 Sự phân bố electron vào mức lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s1 3d 5 • Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s1 hay [ Ar ] 3d 4s • Số oxi hóa: Crom có số oxi hóa từ +1 đến +6 Phổ biến số oxi hóa +2, +3 +6, với +3 ổn định Các trạng thái +1, +4 +5 Các hợp chất crom với trạng thái oxi hóa +6 chất có tính oxi hóa Trong khơng khí, crom oxi thụ động hóa, tạo thành lớp mỏng oxit bảo vệ bề mặt, ngăn chặn q trình oxi hóa kim loại phía • Độ âm điện: 1,66 (Thang Pauling) • Bán kính ngun tử ion: R (Cr ) = 0,13nm, R (Cr 2+ ) = 0, 084 nm, R (Cr3+ ) = 0, 069 nm 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, cứng (cứng số kim loại), khó nóng chảy ( 1890o C) , khong mùi, không vị dễ rèn • Mạng tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện • Crom kim loại nặng, có khối lượng riêng 7, g / cm3 III Tính chất hóa học Crom có tính khử mạnh: Cr → Cr 2+ + 2e Cr → Cr 3+ + 3e Tính khử Cr mạnh Fe 1.Tác dụng với phi kim Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng với nhiều phi kim Với oxi nhiệt độ thường Cr bền màng oxit bảo vệ nhiệt độ cao: o t 4Cr + 3O  → 2Cr2 O3 Với halogen: o t 2Cr + 3Cl2  → 2CrCl3 Tác dụng với nước Crom bền, khơng tác dụng với nước có màng oxit bền bảo vệ Tác dụng với axit • Khi tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo muối Cr(III) Cr + 2HCl → CrCl2 + H2 Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2 • Cr khơng phản ứng với HNO3 H2SO4 đặc nguội • Cr tác dụng với HNO3 lỗng, đặc nóng 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 chống ăn mịn đánh bóng bề mặt: - Crom thành phần hợp kim, chẳng hạn thép không gỉ để làm dao, kéo + Thép chứa 2,8-3,8% crom có độ cứng cao, bền, có khả chống gỉ + Thép chứa 25-30% crom siêu cứng dù nhiệt độ cao Trang - Crom dùng để mạ thép Thép mạ crom bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn tạo vẻ đẹp cho đồ vật - Trong q trình anot hóa (dương cực hóa) nhơm, theo nghĩa đen chuyển bề mặt nhơm thành ruby • Làm thuốc nhuộm sơn: - Crom thành phần tạo màu đỏ hồng ngọc, sử dụng sản xuất hồng ngọc tổng hợp - Tạo màu vàng rực rỡ thuốc nhuộm sơn • Là chất xúc tác IV Sản xuất Phương pháp nhiệt nhôm: Cr2O3 tách 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) CrO CrO oxit bazơ CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O CrO + H2SO4 → CrSO4 + H2O CrO có tính khử, khơng khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3 Cr(OH)2 • Cr(OH)2 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 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) 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 dung dịch phân ly Cr 2− Cl− Ion Cr 2+ tồn dạng [Cr(H O)]2+ có màu xanh, nên dung dịch CrCl2 có màu xanh Mặt khác trạng thái oxi hóa +2 Cr có tính khử mạnh, dung dịch CrCl bị oxi hóa oxi 3+ khơng khí chuyển thành CrCl3 Ion Cr 3+ dung dịch tồn dạng [Cr(H O)] có màu lục Nên khơng khí CrCl2 chuyển từ màu xanh lam sang màu lục II Hợp chất Crom (III) Cr2O3 • Là chất rắn, màu lục thẫm, không tan nước, nhiệt độ nóng chảy cao Trang • Cr2O3 oxit lưỡng tính, tan axit kiềm đặc Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O Hay Cr2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Cr(OH)4] • Ứng dụng: - Cr2O3 dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh - Cr2O3 chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục to • Điều chế: (NH4)2Cr2O7  → N2 + Cr2O3 + H2O Cr(OH)3 • Cr(OH)3 chất rắn màu lục xám • Cr(OH)3 hidroxit lưỡng tính, tan dung dịch axit 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) 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 cho vào dung dịch thu tinh thể Na2O2 - Ban đầu xuất kết tủa keo màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, phản ứng: CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 ↓ + 3NaCl - Lượng kết tủa tan dần đến hết NaOH dư: Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O - Cho tinh thể Na2O2 vào dung dịch thu được, thấy dung dịch xuất màu vàng tạo muối cromat 2NaCrO2 + 3Na2O2 + 4H2O → 2Na2CrO4 + 4NaOH • Điều chế: CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 + 3NaCl Muối crom (III) • Muối crom (III) có màu xanh lục, có tính khử 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 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 + 6Br + 8H 2O • Ứng dụng: - Phèn crom – kali K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O có màu xanh tím, dùng để thuộc da, làm chất cầm màu ngành nhuộm vải - Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục ngọc lục bảo III Hợp chất Crom (VI) Trang CrO3 • CrO3 chất oxi hóa mạnh Một số chất vô hữu S, P, C, NH 3, C2H5OH… bốc cháy 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 oxit axit, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H 2CrO4 axit dicromic H2Cr2O7 Hai axit tách dạng tự do, tồn dung dịch Nếu tách khỏi dung dịch, chúng bị phân hủy thành CrO3 Muối cromat 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 O Tổng quỏt: 2CrO 24 + 2H ã Muối cromat 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 ... Al2O3 B HỢP CHẤT CỦA CROM I Hợp chất Crom (II) CrO CrO oxit bazơ CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O CrO + H2SO4 → CrSO4 + H2O CrO có tính khử, khơng khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3 Cr(OH)2 • Cr(OH)2 chất. .. hỗn hợp axit cromic H 2CrO4 axit dicromic H2Cr2O7 Hai axit tách dạng tự do, tồn dung dịch Nếu tách khỏi dung dịch, chúng bị phân hủy thành CrO3 Muối cromat đicromat • Ion cromat CrO 24− có màu vàng... Phèn crom – kali K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O có màu xanh tím, dùng để thuộc da, làm chất cầm màu ngành nhuộm vải - Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục ngọc lục bảo III Hợp chất Crom