Ứng dụng Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt: - Crom như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao,kéo.. Thể tí
Trang 1CHUYÊN ĐỀ 4: CROM VÀ HỢP CHẤT CỦA CROM
KIẾN THỨC LÝ THUYẾT
A CROM
I Vị trí và cấu tạo
Vị trí: Crom là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIB, chu kỳ 4, số hiệu nguyên tử là
24 Sự phân bố electron vào các mức năng lượng: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 2 2 6 2 6 1 5
Cấu hình electron nguyên tử: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 2 2 6 2 6 5 1 hay 5 1
Ar 3d 4s
Số oxi hóa: Crom có số oxi hóa từ +1 đến +6 Phổ biến hơn cả là các số oxi hóa +2, +3
và +6, với +3 là ổn định nhất Các trạng thái +1, +4 và +5 là khá hiếm Các hợp chất củacrom với trạng thái oxi hóa +6 là những chất có tính oxi hóa Trong không khí, crom đượcoxi thụ động hóa, tạo thành một lớp mỏng oxit bảo vệ trên bề mặt, ngăn chặn quá trình oxihóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dưới
Độ âm điện: 1,66 (Thang Pauling)
Mạng tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện
Crom là kim loại nặng, có khối lượng riêng 7, 2g / cm 3
III Tính chất hóa học
Crom có tính khử mạnh: Cr Cr 2 2e
hoặc Cr Cr 3 3e.
Tính khử của Cr mạnh hơn Fe
1.Tác dụng với phi kim
Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng được với nhiều phi kim
Với oxi ở nhiệt độ thường Cr bền do màng oxit bảo vệ ở nhiệt độ cao:
o
t
Trang 2 Cr không phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội.
Cr tác dụng với HNO3 loãng, đặc nóng hoặc 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 năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt:
- Crom như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao,kéo
+ Thép chứa 2,8-3,8% crom có độ cứng cao, bền, có khả năng chống gỉ
+ Thép chứa 25-30% crom siêu cứng dù ở nhiệt độ cao
- Crom dùng để mạ thép Thép mạ crom bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn và tạo vẻ đẹpcho đồ vật
- Trong quá trình anot hóa (dương cực hóa) nhôm, theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhômthành ruby
Làm thuốc nhuộm và sơn:
- Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó sử dụng trong sản xuất hồngngọc tổng hợp
- Tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm và sơn
Là một chất xúc tác
IV Sản xuất
Trang 3Phương pháp nhiệt nhôm: Cr2O3 được tách ra từ quặng cromit FeO.Cr2O3
4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 t o
8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO22Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Na2Cr2O7 + 2C t o
Cr2O3 + Na2CO3 + COCr2O3 + 2Al t o
CrO + H2SO4 → CrSO4 + H2O
CrO có tính khử, trong không khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr2O3
2 Cr(OH) 2
Cr(OH)2 là chất rắn, màu vàng
Cr(OH)2 có tính khử:
- Trong không 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
CrCl2 + 2NaOH → 2NaCl + Cr(OH)2 (không có không khí)
3 Muối crom (II)
Muối Crom (II) có tính khử mạnh
Dung dịch CrCl 2 để ngoài không khí lại chuyển từ màu xanh lam sang màu lục:
2CrCl2 + Cl2 → 2CrCl3
Trang 4 Giải thích: CrCl2 trong dung dịch phân ly ra Cr 2 và Cl Ion Cr 2 tồn tại ở dạng
2
2
có màu xanh, nên dung dịch CrCl2 có màu xanh
Mặt khác trạng thái oxi hóa +2 của Cr có tính khử mạnh, ngay trong dung dịch CrCl2 bịoxi hóa bởi oxi không khí chuyển thành CrCl3 Ion Cr 3 trong dung dịch tồn tại dưới dạng
3
2
[Cr(H O)]
có màu lục Nên trong không khí CrCl2 chuyển từ màu xanh lam sang màu lục
II Hợp chất Crom (III)
1 Cr 2 O 3
Là chất rắn, màu lục thẫm, không tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy cao
Cr2O3 là oxit lưỡng tính, tan trong axit và kiềm đặc
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O
Hay Cr2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Cr(OH)4]
Ứng dụng:
- Cr2O3 được dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh
- Cr2O3 là chất đánh bóng kim loại với tên gọi phấn lục
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) bởi các 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
Trang 5Ví dụ: Cho NaOH đến dư vào dung dịch CrCl 3 , sau đó cho vào dung dịch thu được một ít tinh thể Na 2 O 2
- Ban đầu xuất hiện kết tủa keo màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, dophản ứng:
CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 ↓ + 3NaCl
- Lượng kết tủa tan dần đến hết trong NaOH dư:
Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O
- Cho tinh thể Na2O2 vào dung dịch thu được, thấy dung dịch xuất hiện màu vàng do tạomuối cromat
2NaCrO2 + 3Na2O2 + 4H2O → 2Na2CrO4 + 4NaOH
Điều chế:
CrCl3 + 3NaOH → Cr(OH)3 + 3NaCl
3 Muối crom (III)
Muối crom (III) có màu xanh lục, có tính khử và oxi hóa
Trong môi 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 môi trường kiềm, muối crom (III) có tính khử và bị chất oxi hóa mạnh oxi hóathành 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
Trang 6III Hợp chất Crom (VI)
1 CrO 3
CrO3 là chất oxi hóa rất mạnh Một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, NH3,C2H5OH… bốc cháy khi 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 là oxit axit, khi tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H2CrO4 và axitdicromic H2Cr2O7 Hai axit này không thể tách ra ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch.Nếu tách ra khỏi dung dịch, chúng bị phân hủy thành CrO3
2 Muối cromat và đicromat
Ion cromat 2
4 CrO
có màu vàng Ion đicromat 2
2 7
Cr O
có màu da cam
Trong môi trường axit, cromat chuyển hóa thành đicromat
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
Trong môi trường kiềm đicromat chuyển hóa thành cromat
K2Cr2O7 +2KOH → 2K2CrO4 + H2O
2CrO 2H Cr O H O
Muối cromat và 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:
(NH4)2Cr2O7 t o
N2 + Cr2O3 + 4H2O
Trang 7Bài 2 Để oxi hóa hoàn toàn 0,01 mol CrCl3 thành K2CrO4 bằng Cl2 khi có mặt KOH,
lượng tối thiểu Cl2 và KOH tương ứng là
A 0,015 mol và 0,04 mol B 0,015 mol và 0,08 mol
mol
Bài 3 Tính khối lượng bột nhôm cần dùng để có thể điều chế được 78 gam crom bằng
phương pháp nhiệt nhôm
A 20,25 gam B 35,696 gam C 40,5 gam D 81 gam
Bài 4 Cho 0,36 mol KI tác dụng hết với dung dịch K2Cr2O7 trong axit sunfuric thì thu
được một đơn chất có số mol là
Trang 8Bài 6 Thể tích dung dịch NaOH 0,1M tối thiểu cần cho vào dung dịch hỗn hợp chứa 0,03
mol HCl và 0,02 mol CrBr3 để lượng kết tủa thu được là cực đại bằng
Bài 7 Lượng kim loại kẽm cần thiết để khử hết dung dịch chứa 0,02 mol CrCl3 trong môi
trường axit là:
A 0,325 gam B 0,650 gam C 0,975 gam D 1,300 gam
Bài 8 Đốt cháy hoàn toàn bột crom trong oxi (dư) thu được 4,56 gam một oxit (duy nhất).
Khối lượng crom bị đốt cháy là:
Bài 9 Thêm 0,04 mol NaOH vào dung dịch chứa 0,02 mol CrCl2, rồi để trong không khí
đến khi phản ứng hoàn toàn thì khối lượng kết tủa thu được là:
Bài 10 Thổi khí NH3 dư qua 1 gam CrO3 đốt nóng đến phản ứng hoàn toàn thì thu được
lượng chất rắn bằng:
Bài 11 Từ 1 tấn quặng sắt cromit (có thể viết tắt Fe(CrO2)2 người ta điều chế được 216 kg
hợp kim ferocrom (hợp kim Fe-Cr) có chứa 65% Cr Giả sử hiệu suất của quá trình là90% Thành phần %(m) của tạp chất trong quặng là
Bài 12 Hòa tan hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp X gồm crom và thiếc vào dung dịch HCl dư
thu được 3,36 lít H2 (đktc) Số mol O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam X là
Bài 13 Để điều chế được 78 gam Cr từ Cr2O3 (dư) bằng phương pháp nhiệt nhôm với hiệu
suất của phản ứng là 90% thì khối lượng bột nhôm cần dùng tối thiểu là
Bài 14 Cho 10,8 g hỗn hợp Cr và Fe tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 4,48 lít khí
H2 (đktc) Tổng khối lượng muối khan thu được là (gam)
Trang 9Bài 15 Để chuẩn độ một dung dịch Fe2+ đã axit hóa cần dùng vừa đủ 30 ml dung dịchKMnO4 0,02M Nếu chuẩn độ cùng lượng dung dịch Fe2+ trên bằng K2Cr2O7 0,02M thì thểtích dung dịch cần dùng là
B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU
Bài 16 Cho hỗn hợp K2Cr2O7 và H2SO4 tác dụng với 4,8 gam ancol etylic Chưng cất hỗn
hợp sau phản ứng, sản phẩm thu được là CH3CHO cho đi qua dung dịch AgNO3/NH3 thấythoát ra 12,38 gam Ag Hiệu suất phản ứng là
Bài 17 Cho 100 gam hợp kim của Fe, Cr, Al tác dụng với dung dịch NaOH dư thoát ra
5,04 lít khí (đktc) và một phần rắn không tan Lọc lấy phần không tan đem hoà tan hếtbằng dung dịch HCl dư (không có không khí) thoát ra 38,8 lít khí (đktc) Thành phần %khối lượng các chất trong hợp kim là
A 13,65% Al; 82,30% Fe và 4,05% Cr B 13,65% A1; 82,30% Fe và 4,05% Cr
C 4,05% Al; 82,30% Fe và 13,65% Cr D 4,05% Al; 13,65% Fe và 82,30% Cr Bài 18 Hòa tan 58,4 gam hỗn hợp muối khan AlC13 và CrCl3 vào nước, thêm dư dung
dịch NaOH vào sau đó tiếp tục thêm nước Clo rồi lại thêm dư dung dịch BaCl2, thì thuđược 50,6 gam kết tủa Thành phần % khối lượng của các muối trong hỗn hợp đầu là
A 45,7% AlC13 và 54,3% CrCl3 B 46,7% AlC13 và 53,3% CrCl3
C A 47,7% AlC13 và 52,3% CrCl3 D 48,7% AlC13 và 51,3% CrCl3
Bài 19 Cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch chứa 9,02 gam hỗn hợp muối A1(NO3)3
và Cr(NO3)3 cho đến khi kết tủa thu được là lớn nhất, tách kết tủa nung đến khối lượngkhông đổi thu được 2,54 gam chất rắn Khối lượng của muối Cr(NO3)3 là
Bài 20 Hỗn hợp Cr, Al, Cu tác dụng với lượng dư dung dịch HCl (không có mặt không
khí) tạo nên 8,96 lít khí (đktc) và 12,7 gam bã rắn không tan Lọc lấy dung dịch, thêm mộtlượng dư dung dịch NaOH và nước clo rồi thêm dư dung dịch BaCl2, thu được 25,3 gamkết tủa vàng Phần trăm khối lượng Al trong hỗn hợp là
Trang 10A 23,18 B 22,31 C 19,52 D 40,15
Bài 21 Cho 13,5 gam hỗn hợp các kim loại Al, Cr, Fe tác dụng với lượng dư dung dịch
H2SO4 loãng nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được dung dịch X và 7,84 lítkhí H2 (ở đktc) Cô cạn dung dịch X (trong điều kiện không có không khí) được m gammuối khan Giá trị của m là
Bài 22 Nung hỗn hợp bột gồm 15,2 gam Cr2O3 và m gam Al ở nhiệt độ cao Sau khi phản
ứng hoàn toàn, thu được 23,3 gam hỗn hợp rắn X Cho toàn bộ hỗn hợp X phản ứng vớiaxit HCl (dư) thoát ra V lít khí H2 (ở đktc) Giá trị của V là
Bài 23 Khi cho 41,4 gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, Cr2O3 và A12O3 tác dụng với dung dịch
NaOH đặc (dư), sau phản ứng thu được chất rắn có khối lượng 16 gam Để khử hoàn toàn41,4 gam X bằng phản ứng nhiệt nhôm, phải dùng 10,8 gam Al Thành phần phần trămtheo khối lượng của A12O3 trong hỗn hợp X là (Hiệu suất của các phản ứng là 100%):
Bài 24 Khí H2S tác dụng với dung dịch chứa K2Cr2O7 và H2SO4 tạo nên kết tủa A Kết tủa
này cháy trong O2 tạo nên một khí có mùi khó chịu Hòa tan khí này vào nước thu được
100 gam dung dịch axit 8,2% Khối lượng K2Cr2O7 đã tác dụng với H2S là?
Bài 25 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm gồm m gam Al và 4,56 gam Cr2O3 (trong điều
kiện không có không khí) Sau khi phản ứng kết thúc thu được hỗn hợp X Cho toàn bộ Xvào một lượng dư dung dịch HCl loãng (nóng), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thuđược 2,016 lít H2 (đktc) Còn nếu cho X vào một lượng dư dung dịch NaOH đặc nóng, saukhi phản ứng kết thúc thì số mol NaOH đã dùng là
C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG
Bài 26 Hòa tan 1,0 gam quặng crom trong axit, oxi hóa Cr3+ thành 2
7 CrO
Sau khi đã phânhủy hết lượng dư chất oxi hóa, pha loãng dung dịch thành 100ml Lấy 20 ml dung dịch này
Trang 11cho vào 25 ml dung dịch FeSO4 trong H2SO4 Chuẩn độ lượng dư FeSO4 hết 7,50 ml dungdịch chuẩn K2Cr2O7 0,0150M Biết rằng 25 ml FeSO4 tương đương với 35 ml dung dịchchuẩn K2Cr2O7 Thành phần % của crom trong quặng là:
Bài 27 Điện phân dung dịch muối M(NO3)3 Lấy kết tủa sinh ra ở điện cực đốt cháy hoàn
toàn trong khí quyển clo Hòa tan muối clorua thu được vào nước, thêm vừa đủ dung dịchNaOH thu được kết tủa màu lục nhạt Kết tủa này sau khi nung thu được một lượng bộtmàu lục thâm Cùng một khối lượng tương đương bột này cũng thu được khi nhiệt phân50,4 gam (NH4)2Cr2O7 Khối lượng khí thu được ở anot khi điện phân dung dịch M(NO3)3là:
Bài 28 Hòa tan hết 8,72 gam hỗn hợp X gồm Cr, CrO và Cr2O3 bằng một lượng dung dịch
H2SO4 loãng vừa đủ thu được 1,568 lít H2 (đktc) và dung dịch Y Cho toàn bộ dung dịch Ytác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH, khuấy đều, lọc thu được 8,6 gam kết tủa vàdung dịch Z trong suốt, sục khí Cl2 dư vào dung dịch Z, rồi lại thêm một lượng dư dungdịch BaCl2 thu được m gam kết tủa Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là
Bài 29 Cho hỗn hợp gồm 0,3 mol Zn, x mol MgO và 0,1 mol Cr2O3 vào 450 ml dung dịch
HCl 4M, sau phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch X chỉ chứa muối clorua; 6,5 gamkim loại không tan và V lít khí H2 Cho dung dịch NaOH dư vào X thu được m gam kếttủa Giá trị của m là:
Bài 30 Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm 0,03 mol Cr2O3; 0,04 mol FeO và
a mol Al Sau một thời gian phản ứng, trộn đều, thu được hỗn hợp chất rắn Y Chia Ythành hai phần bằng nhau Phần một phản ứng vừa đủ với 400 ml dung dịch NaOH 0,lM(loãng) Phần hai phản ứng với dung dịch HCl loãng, nóng (dư), thu được 1,12 lít khí(đktc) Giả sử trong phản ứng nhiệt nhôm, Cr2O3 chỉ bị khử thành Cr Phần trăm khốilượng Cr2O3 đã phản ứng là
Trang 12D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO
Bài 31 Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và Cr2O3 trong điều kiện không
có không khí Sau một thời gian thu được 21,95 gam hỗn hợp X Chia X thành hai phầnbằng nhau Cho phần 1 vào lượng dư dung dịch HCl loãng nóng, thu được 3,36 lít H2(đktc) Hòa tan phần 2 vào lượng dư dung dịch NaOH đặc nóng, thu được 1,68 lít H,(đktc) Biết các phản ứng của phần 1 và phần 2 đều xảy ra hoàn toàn Hiệu suất phản ứngnhiệt nhôm là
Bài 32 Cho hai dung dịch: dung dịch A chứa NaOH 1M và Ba(OH)2 0,5M, dung dịch B
chứa CrCl3 1M và Cr2(SO4)3 0,5M
- Cho V1 lít dung dịch A vào V2 lít dung dịch B thu được 62,54 gam kết tủa
- Cho BaCl2 dư vào dung dịch B thì thu được 41,94 gam kết tủa
Giá trị nhỏ nhất của V 1 gần nhất với giá trị nào sau đây?
Bài 33 Nhiệt phân một lượng natri đicromat với hiệu suất 80% thu được 1,344 lít khí
(đktc) và chất rắn A Cho toàn bộ chất rắn A tác dụng với một lượng dư dung dịchBa(OH)2 loãng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa Giá trị của mlà:
Bài 34 Để tác dụng vừa đủ với m gam hỗn hợp X gồm Cr và kim loại M có hóa trị không
đổi cần vừa đúng 2,24 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm O2 và Cl2 có tỷ khối đối với H2 là 27,7thu được 11,91 gam hỗn hợp Z gồm các oxit và muối clorua Mặt khác, cho m gam hỗnhợp X tác dụng với một lượng dư dung dịch HNO3 đặc, nguội thu được 2,24 lít khí NO2(đktc) là sản phẩm khử duy nhất Các phản ứng xảy ra hoàn toàn Kim loại M là:
HƯỚNG DẪN GIẢI, ĐÁP ÁN
A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT
Bài 1 Chọn đáp án D.
Trang 14 Bột màu lục thâm là Cr2O3, kết tủa màu lục nhạt là Cr(OH)2, muối clorua là CrCl2.
Điện phân Cr(NO3)3:
4 1.Cl
x n 0,07mol y 0,1 0,07 0,03mol