← Хром

Оксиды и гидроксиды хрома

От основного к кислотному с ростом степени окисления — самый чёткий пример этой закономерности.

5. Оксиды хрома

Оксид хрома(III)
Рис. 2. Оксид хрома(III)
ОксидПолучение / Химические свойства
CrO
Основный
Черный порошок
Получение: Обычно получают косвенными путями (например, окисление амальгамы)

Химические свойства:
Типичный основный оксид:
Легко растворяется в разбавленных кислотах, образуя растворы солей ярко-голубого цвета:
CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O
Cr(II) blue
Окисление на воздухе:
Оксид хрома(II) нестабилен и при нагревании на воздухе легко окисляется кислородом до более устойчивого оксида хрома(III):
4CrO + O2 t°→ 2Cr2O3
Диспропорционирование:
При сильном прокаливании без доступа воздуха происходит перераспределение электронов (самоокисление-самовосстановление):
3CrO t°→ Cr + Cr2O3
Cr2O3
Амфотерный
Тугоплавкий зеленый порошок
Получение:
Разложение гидроксида:
2Cr(OH)3 t°→ Cr2O3 + 3H2O
"Химический вулкан" (разложение дихромата аммония):
(NH4)2Cr2O7 t°→ Cr2O3 + N2↑ + 4H2O
Вулкан

Химические свойства:
С кислотами (при нагревании):
Cr2O3 + 6HCl t°→ 2CrCl3 + 3H2O
Cr2O3 + 3H2SO4 t°→ Cr2(SO4)3 + 3H2O
Со щелочами и карбонатами (проявление кислотных свойств):
При сплавлении с твердыми щелочами или карбонатами образуются зеленые комплексные соли - хромиты (например, метахромит натрия):
Cr2O3 + 2NaOH t°→ 2NaCrO2 + H2O
Cr2O3 + Na2CO3 t°→ 2NaCrO2 + CO2↑
Окисление в щелочной среде (проявление восстановительных свойств):
Смесь оксида хрома(III) со щелочными агентами и сильными окислителями (нитратами, галогенами) при нагревании переходит в желтые соли - хроматы (Cr⁺⁶):
Cr2O3 + 3KNO3 + 4KOH t°→ 2K2CrO4 + 3KNO2 + 2H2O
Cr2O3 + 3NaNO3 + 2Na2CO3 t°→ 2Na2CrO4 + 3NaNO2 + 2CO2↑
Cr2O3 + 3Br2 + 10NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 5H2O
Алюмотермия:
Взаимодействие протекает с выделением огромного количества теплоты. Это основной промышленный метод получения чистого безуглеродистого хрома:
Cr2O3 + 2Al t°→ Al2O3 + 2Cr
CrO3
Кислотный
Темно-красные кристаллы
Получение:
Обезвоживание дихроматов:
Добавление концентрированной серной кислоты к насыщенному раствору дихромата приводит к выпадению темно-красных (вишневых) кристаллов оксида хрома(VI):
Na2Cr2O7 + H2SO4(конц.) → 2CrO3 + 2NaHSO4 + H2O
Оксид хрома(VI)

Химические свойства:
Растворяется в воде (образует кислоты):
CrO3 + H2O → H2CrO4 (хромовая)
2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 (дихромовая)
Спирт и органика (сильнейший окислитель):
При окислении разгорается, спирты окисляются до альдегидов и кислот, окрашивая смесь в зеленый цвет солей хрома(III):
2CrO3 + 3C2H5OH → Cr2O3 + 3CH3CHO + 3H2O

Осторожно, яд (CrO3)

Соединения шестивалентного хрома (Cr+6) чрезвычайно токсичны и являются канцерогенами. Знаменитый фильм "Эрин Брокович" основан на реальной истории борьбы с загрязнением грунтовых вод именно шестивалентным хромом.

Вопрос 1: Оксиды хрома (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций оксидов хрома, учитывая их кислотно-основный характер:

  1. $CrO + HCl \rightarrow \dots$
  2. $Cr_2O_3 + NaOH \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
  3. $Cr_2O_3 + K_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots\uparrow$
  4. $CrO_3 + H_2O \rightarrow \dots$ (образование хромовой кислоты)
  5. $CrO_3 + NaOH \rightarrow \dots + \dots$

Ответ:

  1. $CrO + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2O$ ($CrO$ — основный оксид)
  2. $Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} 2NaCrO_2 + H_2O$ ($Cr_2O_3$ — амфотерный оксид)
  3. $Cr_2O_3 + K_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KCrO_2 + CO_2\uparrow$
  4. $CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2CrO_4$ ($CrO_3$ — кислотный оксид)
  5. $CrO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + H_2O$

6. Гидроксиды хрома

ГидроксидПолучение / Химические свойства
Cr(OH)2
Основный
Желтый осадок
Получение:
Действие щелочей на соли Cr(II):
(в инертной атмосфере)
CrCl2 + 2NaOH → Cr(OH)2↓ + 2NaCl

Химические свойства:
Как основание с кислотами:
Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2H2O
Быстро окисляется на воздухе:
Гидроксид хрома(II) — это типичный восстановитель. Свежий осадок жадно поглощает кислород, поэтому его цвет быстро меняется с желтого на серо-зеленый (гидроксид хрома(III)):
4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3
Cr(OH)3
Амфотерный
Серо-зеленый студенистый осадок
Получение:
Действие раствора аммиака на соли Cr(III):
Мягкий и предпочтительный способ получения, так как избыток слабого основания (аммиака) не растворяет получающийся амфотерный осадок, в отличие от сильных щелочей:
CrCl3 + 3NH3·H2O → Cr(OH)3↓ + 3NH4Cl
Совместный гидролиз:
Смешивание растворов солей трехвалентного хрома с карбонатами или сульфидами приводит к полному гидролизу обеих солей. Наблюдается одновременное выпадение серо-зеленого осадка и выделение пузырьков газа:
2CrCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

2CrCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑ + 6NaCl
Разрушение гидроксокомплексов:
Пропускание углекислого газа или добавление слабых кислот приводит к осаждению серо-зеленого гидроксида хрома(III):
Na3[Cr(OH)6] + 3CO2 → Cr(OH)3↓ + 3NaHCO3

Химические свойства:
С кислотами (как основание):
Cr(OH)3 + 3HNO3 → Cr(NO3)3 + 3H2O
Cr(III) violet
Аквакомплекс хрома(III) имеет фиолетовый цвет
Со щелочами (проявление кислотных свойств):
В избытке щелочи серо-зеленый осадок мгновенно растворяется, образуя изумрудно-зеленый комплексный раствор гексагидроксохромата(III):
Cr(OH)3 + 3NaOH → Na3[Cr(OH)6]
(в растворе)
Cr(OH)3 + KOH t°→ KCrO2 + 2H2O (расплав)
Термическое разложение:
При прокаливании гидроксид легко теряет воду и переходит в темно-зеленый порошок оксида:
2Cr(OH)3 t°→ Cr2O3 + 3H2O
Окисление в щелочной среде:
Галогены и перекись водорода легко окисляют серо-зеленый гидроксид хрома(III) до желтых растворов хроматов (переход Cr³⁺ → Cr⁶⁺):
2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + 8H2O

Вопрос 1: Амфотерность гидроксида (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций гидроксида хрома (III):

  1. $Cr(OH)_3 + H_2SO_4 \rightarrow \dots + \dots$
  2. $Cr(OH)_3 + NaOH(водн.) \rightarrow \dots$
  3. $Cr(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
  4. $CrCl_3 + KOH(недост) \rightarrow \dots\downarrow + \dots$

Ответ:

  1. $2Cr(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 6H_2O$
  2. $Cr(OH)_3 + 3NaOH(водн.) \rightarrow Na_3[Cr(OH)_6]$ (гексагидроксохромит натрия, зеленый раствор)
  3. $2Cr(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Cr_2O_3 + 3H_2O$
  4. $CrCl_3 + 3KOH(недост) \rightarrow Cr(OH)_3\downarrow + 3KCl$

Пояснение: Как и гидроксид алюминия, $Cr(OH)_3$ реагирует с сильными кислотами и щелочами.