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学习小专题 |
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1.铬
(1)物理性质:银白色金属,由于单电子多,金属键强,故硬度及熔点均高,是硬度最高的过渡金属。由于铬的机械强度好,且有抗腐蚀性能,被用于钢铁合金中。不锈钢中含铬量最高,可达 20%左右。许多金属表面镀铬,防锈,光亮
(2)铬的存在和制取
①存在:铬在自然界中以铬铁矿存在,化学式为Fe(CrO2)2
②制取:金属铬可以通过铬铁矿 FeCr2O4制取,用焦炭还原就可制得铬铁合金。该合金可用作制取不锈钢的原料。FeCr2O4 +4C
Fe+2Cr+4CO。如果要制取不含铁的铬单质,可将铬铁矿与碳酸钠强热而成为水溶性的铬酸盐(其中铁转换为不溶性的 Fe2O3),进一步用水浸取、酸化使重铬酸盐析出。接着加热还原而变为 Cr2O3,再用铝等还原就可得到金属铬
(3)化学性质
①室温下化学性质稳定,潮湿空气中也不会被腐蚀,因此常被用于制作不锈钢和镀铬
②铬比较活泼,能溶于稀 HCl、H2SO4 ,起初生成蓝色 Cr2+溶液,而后为空气所氧化成绿色的 Cr3+溶液
铬缓慢地溶于稀盐酸和稀硫酸中,先有铬(II)生成:Cr+2HCl===CrCl2(蓝色)+H2↑铬(II)在空气中迅速被氧化成铬(III):4CrCl2 +4HCl+O2===4CrCl3(绿色)+2H2O
③铬在冷、浓 HNO3中钝化
2.铬的化合物
铬元素的常见价态有+6、+3、+2 价。在酸性介质中,Cr2+具有强的还原性,Cr3+的还原性较弱,只有用强氧化剂才能将 Cr3+氧化成Cr2O72-,+6 价铬在酸性条件下以Cr2O72-存在,具有强氧化性,在碱性介质中以 CrO42-存在
(1)铬(III)的氧化物——Cr2O3 :绿色,两性氧化物,既溶于酸,也溶于碱
①与酸反应:Cr2O3 +3H2SO4===Cr2(SO4)3 +3H2O [Cr2(SO4)3为无水盐为玫瑰色粉末]
②与碱反应:Cr2O3 +2NaOH===2NaCrO2(绿色)+H2O
(2)铬(III)的氢氧化物——Cr(OH)3 :灰蓝色,两性氢氧化物,既溶于酸,也溶于碱
①与酸反应:Cr(OH)3 +3H+===Cr3++3H2O
②与碱反应:Cr(OH)3+OH-===CrO2-+2H2O或 Cr(OH)3+OH-===[Cr(OH)4]-(绿色)
Cr2O3 和 Cr(OH)3 显两性,其转化关:Cr3+(紫色) Cr(OH)3(灰蓝色) [Cr(OH)4]-(绿色) | |
反应的 离子方 程式 | ①Cr3++3OH-===Cr(OH)3↓ ②Cr(OH)3+OH-===[Cr(OH)4]-,Cr3++4OH-===[Cr(OH)4]- ③[Cr(OH)4]-+H+===Cr(OH)3↓+H2O ④Cr(OH)3 +3H+===Cr3++3H2O,[Cr(OH)4]-+4H+===Cr3++4H2O |
(3)Cr(Ⅲ)的还原性
在酸性条件下以Cr3+存在,碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]-(或CrO2-)存在。
①Cr3+在酸性条件下是稳定的,只能被强氧化剂氧化,如:
2Cr3++3PbO2+H2O===3Pb2++Cr2O72-+2H+。
但在碱性条件下能被氧化成CrO42-,2Cr3++3H2O2+10OH-===2CrO42-+8H2O。
②在碱性溶液中,亚铬酸盐(CrO2-)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐CrO42-,如:2CrO2-+3H2O2+2OH-===2CrO42-+4H2O,
2CrO2-+3Na2O2+2H2O===2CrO42-+6Na++4OH-。
(4)铬(VI)化合物
①存在形式与转化
CrO42- | Cr2O72- | CrO3 | CrO22+ |
黄色 | 橙色 | 红、针状 | 深红 |
A.碱中单聚酸根 CrO42-,酸中二聚 Cr2O72-:2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O K=1.0×1014
B.强酸中以 CrO3 形式存在。例如,配制洗液时H2SO4(浓)与K2Cr2O7 混合,就有CrO3红色针状晶体析出
K2Cr2O7 +2H2SO4(浓)===2 KHSO4 +2CrO3+H2O
C.酸性过强时铬(VI)以 CrO22+离子形式存在。CrO22+称为铬氧基,或铬酰基。CrO2Cl2是深红色液体,其形态像溴,易挥发。K2Cr2O7和 KCl粉末相混合,滴加浓 H2SO4,加热则有 CrO2Cl2挥发出来
K2Cr2O7 +4KCl+3H2SO4===2CrO2Cl2↑+3K2SO4 +3H2O
②铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7 ,在水溶液中Cr2O72-和CrO42-存在下列平衡
2CrO42-(黄色)+2H+
Cr2O72--(橙红色)+H2O
在酸性条件下,主要以 Cr2O72-形式存在,在碱性条件下,上述平衡逆向移动,主要以 CrO42-形式存在
③Cr(Ⅵ)的氧化性:K2Cr2O7 及 K2CrO4 均为+6 价铬的化合物,具有强氧化性,在酸性溶液中,Cr2O72-具有强氧化性,在酸性条件下的还原产物均为 Cr3+;但在碱性溶液中 CrO42-的氧化性要弱的多
Cr2O72-+3SO32-+8H+===2Cr3++3SO42-+4H2O
Cr2O72-+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,
Cr2O72-+6Cl-+14H+===2Cr3++3Cl2↑+7H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
2CrO42-+3SO32-+10H+===2Cr3++3SO42-+5H2O
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