Хроматы, дихроматы и переходы
Переход хромат — дихромат при смене среды и восстановление Cr⁶⁺ до Cr³⁺.
7. Соли хрома
Переходы между хроматами и дихроматами
В зависимости от среды, Cr(VI) существует в разных формах:
Как работает "переключатель" цвета? (Принцип Ле Шателье в действии):
Добавляем щелочь (OH-) — равновесие смещается вправо, раствор желтеет (хроматы):
Реакция перехода ("Оранжевое → Желтое"):
K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + H2O
Это свойство используется в лабораторной практике: "хромовая смесь" (дихромат калия + конц. серная кислота) — мощнейшее средство для мытья химической посуды, уничтожающее любые органические загрязнения.
Добавляем кислоту (H+) — равновесие смещается влево, раствор становится оранжевым (дихроматы):
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
Окислительные свойства соединений Cr(VI)
Хроматы и дихроматы — сильные окислители. Продукты восстановления зависят от среды:
| Среда | Продукт восстановления / Цвет раствора |
|---|---|
| Кислая (H+) | Продукт восстановления: Соли Cr3+ Цвет раствора: Сине-фиолетовый / Зеленый |
| Нейтральная (H2O) | Продукт восстановления: Cr(OH)3 Цвет раствора: Серо-зеленый осадок |
| Щелочная (OH-) | Продукт восстановления: [Cr(OH)6]3- Цвет раствора: Изумрудно-зеленый раствор |
| Среда протекания | Уравнения реакций (окислитель) |
|---|---|
| Кислая среда Cr⁺⁶ → Cr³⁺ (синий/зеленый) |
С сульфитами (обесцвечивание оранжевого раствора до зеленого):
K2Cr2O7 +
3Na2SO3 + 4H2SO4 →
Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 +
K2SO4 + 4H2O
 С галогеноводородами (окисление хлоридов до свободного хлора):
K2Cr2O7 + 14HCl →
2CrCl3 + 3Cl2↑ + 2KCl + 7H2O
С солями железа(II) (важная аналитическая реакция оксидиметрии):
K2Cr2O7 + 6FeSO4 +
7H2SO4 → Cr2(SO4)3 +
3Fe2(SO4)3 + K2SO4 +
7H2O
С сероводородом (окисление до свободной серы с помутнением):
K2Cr2O7 + 3H2S +
4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3S↓ +
K2SO4 + 7H2O
|
| Нейтральная среда Cr⁺⁶ → Cr(OH)₃↓ (серо-зеленый осадок) |
С сульфидом аммония (совместное выделение осадка хрома и серы):
K2Cr2O7 +
3(NH4)2S + H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3S↓ +
6NH3↑ + 2KOH
С сульфитами (переход желтых хроматов в осадок гидроксида):
2K2CrO4 + 3Na2SO3 +
5H2O → 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 4KOH
|
| Щелочная среда Cr⁺⁶ → [Cr(OH)₆]³⁻ (изумрудный раствор) |
С сульфитом натрия (переход в изумрудные гидроксокомплексы):
2K2CrO4 + 3Na2SO3 +
2H2O → 2K3[Cr(OH)6] + 3Na2SO4
+ 2KOH
С нитритом калия:
2K2CrO4 + 3KNO2 +
5H2O → 2K3[Cr(OH)6] + 3KNO3 +
2KOH
|
Вопрос 1: Взаимные переходы и ОВР солей (Уравнения)
ПроверкаДопишите уравнения реакций соединений хрома:
- $K_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow \dots + \dots + \dots$
- $K_2Cr_2O_7 + KOH \rightarrow \dots + \dots$
- $K_2Cr_2O_7 + H_2S + H_2SO_4 \rightarrow \dots + \dots\downarrow + \dots + \dots$
- $K_2Cr_2O_7 + KI + H_2SO_4 \rightarrow \dots + I_2\downarrow + \dots + \dots$
- $Na[Cr(OH)_4] + Br_2 + NaOH \rightarrow \dots + \dots + \dots$
Ответ:
- $2K_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow K_2Cr_2O_7 + K_2SO_4 + H_2O$ (переход желтого в оранжевый)
- $K_2Cr_2O_7 + 2KOH \rightarrow 2K_2CrO_4 + H_2O$ (переход оранжевого в желтый)
- $K_2Cr_2O_7 + 3H_2S + 4H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3S\downarrow + K_2SO_4 + 7H_2O$
- $K_2Cr_2O_7 + 6KI + 7H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3I_2\downarrow + 4K_2SO_4 + 7H_2O$
- $2Na[Cr(OH)_4] + 3Br_2 + 8NaOH \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 6NaBr + 8H_2O$ (окисление Cr(III) до Cr(VI) в щелочной среде)
8. Качественные реакции
- Cr2+: Голубой раствор → с щелочью дает коричневый осадок Cr(OH)2, буреющий на воздухе.
- Cr3+: Фиолетовый/зеленый раствор → с щелочью дает серо-зеленый осадок Cr(OH)3, растворимый в избытке щелочи (изумрудный раствор).
- CrO42-: Желтый раствор, образует нерастворимые осадки с
Ba2+ (желтый), Ag+ (красно-бурый).
K2CrO4 + BaCl2 → BaCrO4↓ + 2KCl - Образование пероксида хрома: При добавлении пероксида водорода H2O2 к подкисленному раствору дихромата образуется нестабильный надпероксид хрома(VI) CrO5. При добавлении эфира он извлекается в органический слой, окрашивая его в потрясающий синий цвет ("бабочка").
Вопрос 1: Качественные реакции
ПроверкаКакого цвета осадки образуются при добавлении к раствору дихромата калия солей бария и серебра?
Ответ: Образуются осадки хроматов: $BaCrO_4$ — желтый, $Ag_2CrO_4$ — кирпично-красный.
Пояснение: Даже при добавлении осадителя к раствору дихромата в осадок выпадают менее растворимые хроматы (смещение равновесия).
9. Видео эксперименты
Рекомендуем посмотреть опыты с хромом на канале Thoisoi: