TN4: TÍNH TAN CỦA KIM LOẠI KIEM THO
BÀI 10: BÀI 10: KIM LOẠI NHÓM VIB [CROM]
1. Lý thuyết
Nhóm VIB gồm các nguyên tố: crom (Cr), molipđen (Mo) và vonfram (W). Trong bài thí nghiệm này sẽ tập trung nghiên cứu Crom (Cr) Crom có cấu hình electron: [Ar]3d?4s1; Có tính khử trung bình; mạnh hơn Fe, yếu hơn Zn.
Vị trí trong bảng tuần hoàn: Ô: 24; Chu kì: 4; Nhóm: VIB;
Cr
Số thứ tự 24
Cầu hình electron hoá trị 3d'4s!
Bán kính nguyên tử R (A°) 1,27 Bán kinh ion R™ (A°) 0,65 (R*) Nang lvong ion hoa I; (eV) 6,76 Thé dién cure chuén E° (M**/M)(V) - 0,74
Cấu hình electron khá giống nhau, obitan d của Cr được điền đủ một nửa số electron nên tương đối bền.
Crom còn có các số oxi hóa 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 được thể hiện trong các hợp chất. Crom có số oxi hóa đặc trưng nhất là +3, kém đặc trưng hơn là +2 và +6.
Tính chất vật lý: Crom là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, là kim loại nặng, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và rất khó Sôi.
Cr
Nhiệt độ nóng chảy (°C) 1875
Nhiệt độ sôi (°C) 2197
Khối lượng riêng (g/cm`) 7,2 Nhiệt thăng hoa (kJ/mol) 3682 Độ cứng (thang Moxo) 5 (Là kim loại cứng nhất)
Độ dẫn điện (Hg = 1) 7,1
s6|Trudgng Đại học Bách Khoa TP.HCM
Độ âm điện 1,6 Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt thăng hoa rất lớn do sự tăng độ bền của
liên kết trong tỉnh thể kim loại, chủ yếu bởi số liên kết cộng hóa trị được tạo nên từ số tối đa electron d độc thân.
57|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
2. Thí nghiệm
TN1: ĐIỀU CHẾ VÀ TÍNH CHAT CUA CROM(III) Cr2*
Cách tiến hành Tính toán và giải thích
Cân lần lượt 25 g
K;Cp©Õ; và lg saccaro cho vào chén sứ rồi đem đi nghiền mịn Cho hỗn hợp vào chén sắt sau đó thêm vào chén sắt 3ml CạH:OH Dun chén sat trén ngon lửa đèn côn đên khi
C;H:OH bốc hơi hết.
Sau do cho vào lò nung ở nhiệt d6 600°C trong khoảng l giờ
Sau 1 giờ, đem chén sắt ra khỏi lò nung rôi đề nguội
Hoa tan hén hop sau khi nung trong nước Lọc thu sản phẩm rắn rồi sây khô thu được khôi lượng m=?
Tính hiệu suất
Giải thích:
Trộn và nghiền mịn nhằm tăng diện tích tiếp xúc, tăng tốc độ phản ứng.
Cén đóng vai trò là dung môi đề hòa tan tốt đường, làm nước bay hơi nhanh hơn. Khi đó, saccaro cháy trong côn phân hủy thành Cacbon, sau đó C phản ứng với K›;Cr;O;
trong lò nung ở nhiệt độ 600C tạo thành Cr;O; làm dung dịch đôi sang màu xanh lục
€¡;H;;Oy —>l12C + 11H;O
K;€rn;O; +2C — CO; (xanh lục) +K,CO; +CO
Trong phản ứng này, K;Cn;O; đóng vai trò chất oxi hóa.
Cacbon khử K;CrO; thành Cr;O:.
Mau dung dịch chuyên sang màu xanh lục do sự hình
thành €r;O:.
Tính toán:
Khối lượng m thu được: m = 0,72 (g)
Meron gòn *x 1521.293 lg)(KaCr:O; phần ứng hết)
m =——>———x55,68% 0,72 Me-203; 1,293
Hiệu suất: H-=
Kết luận:
Thí nghiệm đã chứng minh phản ứng khử K;Cr;O; bằng saccaro.
Trong đó, cacbon đóng vai trò là chất khử và K;Cr;O; là chất oxi hóa Hiệu suất phản ứng đạt khoảng 55,68%
58|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
ẢNH THÍ NGHIỆM
5s|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
TN3: TÍNH CHẤT CỦA CROM(III) Cr?*
Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 1 (ml) dung dịch CrẺ?
Sau đó cho từ từ dung dịch NaOH loãng vào lân lượt các ống nghiệm
Dem ống nghiệm đi ly tâm lấy tủa Sau đó cho vào Ống nghiệm 1:
e HCl du loang Ống nghiệm 2:
se NaOH loãng dư Quan sát phản ứng và hiện tượng xảy ra
Xuất hiện kết tủa màu lục xám;
Tiếp tục lấy tủa cho thêm vào:
Ống nghiệm 1:
e HCl loang du Két tua tan dan hòa vào dung dịch màu xanh lục
Ống nghiệm 2:
ôe NaOH loóng du
Kết tủa tan một phần trong dung dịch, dụng dịch nhạt màu hơn so với ban đầu (màu xanh lục nhạt)
Cách tiến hành _ Hiện tượng Giải thích và PTPƯ
Ban đầu: Ban dâu:
lon của Cr” tác dụng với OH tạo thành kết tủa Cr(OH)s có mà lục xám đặc trưng
Cr” + 30H —> Cr(OH)s] duc xam)
Ong nghiém 1
lon H* cling tac dung với kết tua Cr(OH)3, tao thanh ion Cr3*
và nước. Do lượng ion H' dư, toàn bộ kết tủa Cr(OH);s tan, đung địch đôi sang màu xanh lục
Cr(OH): + HCI —› CrCl: + H;O Ống nghiệm 2
Trong dung dich NaOH du, ion OH tac dung với một phan ket tua Cr(OH):, tạo thành Ion CrO;' và nước, dung dịch có màu xanh lục
Cr(OH); + NaOH —› NaCrO; ~H;O Để một thời gian dung dịch sẽ dịch nhạt màu hơn ban đâu (màu lục nhạt) là do Crom tao phức trong dung dịch:
Cr(OH);+ 3NaOH — Na;[Cr(OH),]
Kết luận:
Thí nghiệm đã chứng minh ion Cr3+ có tính chất hóa học cơ bản
Sau:
e Tac dung véi ion OH- tao thanh két tua Cr(OH)3 mau luc xam.
6éo/Trudng Dai hoc Bach Khoa TP.HCM
se Kết tủa Cr(OH)s tan trong dung dịch axit mạnh (HCI) tạo thành dung dịch muối.
se Kết tủa Cr(OH)s tan một phần trong dung dịch bazo du tao thành anion CrO;.
Vậy Cr(OH)3 là chất lưỡng tính
ó1|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
ẢNH THÍ NGHIỆM
á2|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
TN4: TÍNH CHẤT CỦA CROM(VI) Cr°+
Cách tiến hành Giải thích và PTPƯ
Cho vào ống nghiệm 3 giọt
KoCr207 0.5N
Rồi sau đó thêm Tiếp theo cho từ tu. NaNO, 0.5 N vao 6ng nghiém Quan sát phản ứng và hiện tượng xảy ra
Hiện tượng
Dung dịch ban đầu có màu cam
Khi thêm NaNO; vào xảy ra phản ứng làm đổi màu dung dịch từ màu cam chuyển sang màu xanh lục, có ánh vàng.
Giải thích
Dung dịch ban đầu có màu cam đặc trưng của
ion Cr207*
Khi thêm dung dịch NaNO; vào, dung dịch chuyển từ màu cam sang màu lục ánh vàng do Cr†?Ê° bị khử thành Cr3*
se _ Màu xanh lục là màu đặc trưng của CrẺ†
e Màu xanh lục nhạt là do Crom tạo phức [Cr(H:O)s]?*
3NaNO;+K›€r;O;+4H;S Ou—3NaNO:+Œr;(S O¿)z+K:SO¿+4
H;O
Trong thí nghiệm này, NaNO; đóng vai trò chất khử, khử ion Cr;O;? thành ion CrẺ1.
Kết luận:
Thí nghiệm đã chứng minh có thê khử ion CraO;2 thành ion Cr?*. Làm đổi số oxi hóa của Crom băng các xúc tác thích hợp
Cr;O;? Ê chất oxi hóa mạnh trong môi trường acid
Sự thay đổi màu sắc từ cam sang vàng đậm trong thí nghiệm là do sự thay đổi trang thai oxi hóa của crom và sự hình thành ion Cr’.
63|[rường Đại học Bách Khoa TP.HCM
ẢNH THÍ NGHIỆM
á4|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
TN5: CÂN BẰNG CrOa? > Cr:O;>
đên khi đôi màu.
Nhận xét màu và viết phương trình phản ứng
5b. Chuyển từ bicromat
= cromat ống giọt Cho vào nghệm 3
Ka Cr07
Sau đó thêm từ tử từng giọt dung dich NaOH 2N
đến khi đổi màu.
Nhận xét màu và việt phương trinh phản ứng
Dung dịch ban đầu CÓ màu vàng sau kh thêm H;SO;
vào dung dịch dần chuyển sang màu vàng cam Thí nghiệm 5b
® K;CrO; +
NaOH Dung dịch ban đầu có màu cam, khi thêm NaOH vào thì dung dịch chuyên Sang màu vàng.
Cách tiến hành Hiện tượng " Giái thích và PTPƯ s3x e¿ `
5a. Chuyển từ cromat =>
bicromat
Cho vào ong Thi nghiém 5a: Chuyén từ nghệm 3 giọt Thí nghiệm 5a cromat thành dicromat
K;CrO¿ °
le KG Cr0, i|e Cro” kém bền trong acid nén Sau đó thêm từ từ H;SO, chuyên hóa sang Cr;O;” bên hơn
từng giọt dung .
dịch H;SO, 2N Khi thêm H* vào muối cromat thì sẽ chuyển từ màu vàng sang màu cam
KạC rOa+ H 25017 KạC rÕ; + Kạ SO, +
H20
Thí nghiém 5b: Chuyển từ dicromat sang cromat
e Cr,07* chuyén hoa thanh CrO,”
Khi thêm OHvào muối
đicromat thì sẽ chuyển từ da cam sang vàng
2NaOH~+K; Cr;O;—>Na;CrO¿+K› CrOu+
H;O
Kết luận:
Có thể chuyển hóa qua lại giữa CrOa? và CrạO;?> bằng các xúc tác
thích hợp. Cân bằng hóa học giữa CrO+z7 va CrO,” sẽ chuyên dịch tùy theo pH của môi trường để tạo thành dạng bên:
6|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
© - Cr;Oz7 là dạng bền trong môi trường axit.
© CrO¿7 là dạng bên trong môi trường bazơ
Trong dung dịch có cân bằng: 2CrO,? + 2H* Ss Cr;O;? + H:O Tính chất của muối cromat và đicromat là tính oxi hoá mạnh
ẢNH THÍ NGHIỆM
6|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
TNG: MUỐI CROMAT ÍT TAN
Cách tiến
hành Hiện tượng Giải thích và PTPƯ
Lay 5 ống
nghiệm, cho vào mối ông nghiệm khoảng 3 giọt K;zCrÕO¿
Sau đó cho vào các ông nghiệm 2 giọt các dung dịch:
Ống nghiệm l:
¢ BaCh0,5N Ong nghiém 2:
e SrC]; 0,5N
Ong nghiém 3:
® CaCl0,5N Ống nghiệm 4:
° Pb(NO:)›
0,5N
Ong nghiém 5:
e AgNO;0,5N Nhận xét màu kết tủa
Ly tâm lấy tủa
Thêm vào | (ml) CH;COOH 2N Quan sát phản ứng và hiện
Ống nghiệm 1 e BaCl,0,5N Kết tủa màu vàng tươi
Sau khi cho acid, kết tủa tan một phần
Ống nghiệm 2
ôe SrCl:0,5N Xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt Sau khi cho acid, kết tủa tan nhanh Ống nghiệm 3
ô CaCl;0,5N Dung dịch có ánh vàng, trong suốt
(màu KạCrO; du);
không có kết tủa Sau khi cho acid, không có hiện tượng xảy ra Ống nghiệm 4
e Pb(NO3)3 0,5N
Xuất hiện kết tủa vàng đậm
Sau khi cho acid kết tủa không tan Ống nghiệm 5
Ống nghiệm 1
K;zCrO¿ + BaCl;> 2 KCl+ BaCrO
4
2BaCrO¿ + 2CH3COOH>
Ba(CHzCOO); + BaCr207 + H20
Ong nghiém 2
K;zCrO¿ + SrCl;> 2 KCl+ SrCrOa
2SrCrO + 2CHazCOOH -
Sr(HCrOa); + Sr(CHzCOO);
Ống nghiệm 3
CaCl; + K;CrO; ơ CaCrOa + 2 KCI
Ống nghiệm 4
Pb(NO3)2 + KeCrO, > PbCrOa +
2KNOs
Ống nghiệm 5
2 AgNQ: + K;CrO¿ Ag;CrÕu +
2 KNO3
Giai thich
Độ tan trung bình Tseo4 = 3,2x10” mol/L
SrCrOa Sr?† + CrOa?
Khi thêm H* can bang dich chuyén sang phai:
á7|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM
tượng của các kết tủa có trong lọ, kết tủa nào bị tan?
° AgNO;0,5N
Xuất hiện kết tủa màu đỏ gạch.
Sau khi cho acid
kết tủa không tan 2H† + CrOa? Cr;O;? + H;O
Vì vay, SrCrO, tan nhiéu hon
Kết luận:
Muối cromat ít tan. Trong một phân nhóm độ tan giảm dần từ trên xuống.
Thí nghiệm đã chứng minh tính chất hóa học của ion cromat CrO¿7 . Sự khác biệt trong độ tan của kết tủa ion cromat trong cùng nhóm VIB được giải thích bởi các yếu tố: bán kính ion và điện tích, tích số tan.
ẢNH THÍ NGHIỆM
s8|Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM