Giải bài tập Hóa 12 Bài 34: Crom và hợp chất của crom
§34. CROM. HỢP CHẤT CỦA CROM A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT . CROM VỊ TRÍ-CẤU TẠO Crom là kim loại chuyến tiếp, thuộc nhóm VIB. chu kì 4, có số hiệu nguyên tư là 24 Crom là nguyên tố d, có câu hình electron nguyên tử I s22s22p''3s-’3p''3d'4%' hoặc I s;2s?2p''3s23p'’3d44sỲ Sò oxi hóa bền : +3; +6. Sô"oxi hóa kém bền : +1; +2; +4; +5. Khi crom có số oxi hóa thấp, tinh chất của nó giống như các kim loại Al, Mn và Fc. Khi erom có số oxi hóa cao, tính châ't của nó giống như lull huỳnh (S). TÍNH CHẤT VẬT LÍ Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (rạch được thủy tinh, cứng nhất trong số các kim loại, độ cứng chỉ kém kim cương), khó nóng chảy (t ne — 1890(’C, tsôi = 2500°C). Crom là kim loại nặng, có khối lượng ricng là 7,2 g/cm3. TÍNH CHẤT HOẤ HỌC Tác dụng với phi kim: Giông như kim loại nhôm, ở nhiệt độ thường trong không khí, kim loại, crom tạo ra màng mỏng crom (III) oxit có câ"u tạo mịn, đặc chắc và bền vững bảo vệ. ớ nhiệt độ cao, crom khử được nhiều phi kim. 0 +3 0 +3 Ví dụ: 4Cr + 3O2 —> 2Cr2O3 ; 2Cr + 3C12-> 2CrCl3 Tác dụng với nước: Crom không tác dụng được với nước ở nhiệt đô thương do có màng oxit bảo vệ. Ớ nhiệt độ cao, crom tác dụng vơi nước. 2Cr + 3H2O ——Cr2O3 + 3H2f Tác dụng với axit: Trong dung dịch HC1, H2SC>4 loãng nóng, màng oxit bị phá hủy, crom khử ion H+ tạo ra muôi Cr(II) và khí hiđro. Cr + 2HC1 --> Crổ2 + H2T. Khi có sự hiện diện của oxi: 4Cr + 12HCI + 02 4CrCh + 2H2O + 4H?t Tương tự nhôm, crom không tác dụng với axit HNO3 và II2SO4 đặc, nguội mà các axit này làm cho kim loại crom trơ nên thụ động. Tác dụng với dung dịch kiềm nóng chảy và có mặt xúc tác. Cr + 3NaNỢ, + 2NaOH -> Na2CrO4 + 3NaNO3 + H2O. Crom là kim loại có tính khử mạnh hơn sắt. Crom tạo dược các hợp chất có sô" oxi hoá từ + 1 -> +6 (thường gặp nhất là số oxi hoá +2, +3, +6). • HỢP CHẤT CỦA CROM HỢP CHẤT CROM (III) Cr2O3 : Crom (III) oxit: chất rắn màu lục thẫrn,-không tah trong nước, rất bền. Cr2O3 là oxit lương tính tan trong dung dịch axit và dung dịch kiềm đặc Cr2O3+ 6HC1 -> 2CrCh + 3H2O Cr2O3 + 2NaOHđặi - -> 2NaCrO2 + H2O Cr(OH )3 : Crom (Ill ) hiđroxit : Chất rắn, màu lục xám, không tan trong nước. Cr(OH)3 là hiđroxit lường lính, tan trong dung dịch axit và dung dịch kiềm. Cr(OH)3 + 3HC1 -> CrClí + 3H2O Cr(OH)3 + NaOH -> NaCrO2 + 2H2O HỢI’ CHẤT CROM (VI) CrO3 (crom (VI) oxit) CrO3 là chất rắn màu đỏ thẫm. CrO3 là oxit axit phản ứng với H;O tạo thành axit: CrO3 + H2O -> H2CrO4; 2C1O3 + H2O -> H2Cr2CF Hai axit này không tách ra được ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu tách khỏi dung dịch, chúng SC bị phân hủy trở lại thành CrO3. Muối Crom (Vĩ) «) Muối cromat: (muôi của axit croniic H2CrO.t) Na2CrƠ4 : natri cromat; K2CrO4: kali cromat Các muôi trôn tan trong nước, dung dịch có màu vàng (màu ton CrO: ). /2) Muối dicrmnat (muối của axil dicromic H2Cr2O7): NajCnCb: natri dicromat, K2Cr2O7 : kali dicromat tan trọng nước, dung dịch có màu da cam (màu ionCpO^-) Tính chất: trong môi trường axit, muối crom (VI) bị khử thành muối crom (III). 6FCSO4 + K2C1-2O7 + 7H2SO4->3FC2(SO4)3+ K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O K2Cr2O7+14HCI->2KC1 + 2CrCb + C12Í + 7H2O Trung dung dịch : CpO: + H2O 2 CrQ^ + 2H+ (da cam) (màu ràng) HỢI’ chất crom (II) Crom (II) oxit, CrO: Hợp chát ứng với sô" oxi hóa +2 chỉ xuất hiặn rõ nót ở một số hợp châì ciía crom, tương đô"i bồn. thể hiện tính khử mạnh. CrO có màu đcn, vừa là một oxit bazơ vừa là một châ"t khử. Tác dụng vơi dung dịch HC1, H2SO4 loãng tạo thành muối crom (II) : CrO + 2HC1 -> CrCl2 + H;o : CrO + H2SO4 loãng -> CrSO.4 + H;O. Tác dung vơi axil có tính oxi hóa mạnh SC thu được muối Cri+ 2CrO + 4H2SO4.hu nóng Cr;(S.O4)3 + SO2T + 4H2O. Croni (II) hiđroxit Cr(OH)'2: Cr(OH)2 là châ"t rắn, màu vàng, dược điều chế từ muôi crom (II) và dung dịch kiềm (không có không khí) : CrCb + 2NaOH -+ Cr(OH)2 + 2NaCl. Cr(OH)? vừa the hiện tính bazơ vừa the hiện tính khử. Cr(OH); the hiện tính bazơ: CríOHb + 2HCI -> C1CI2 + 2H?O. CơOHh thể hiện tính khử. Trong không khí Cr(OH)2 bị oxi hóa thành Cr(OH)3: 4Cr(OH)2 + O2 + 2H;O -> 4Cr(OH)3. Muôi crom (II): Muôi crom (II) có tính khử mạnh. V; dụ: 2CrCb + Cl2 -> 2CrCl3. ÌV. TỔNG KẾT MỘT số HỢP CHẤT CÙA CROM Tổng kết HỢp chấi Crom (II) Hợp chất Crom (III) HỢp chất Crom (VI) 1. Oxit CrO rắn,đcn oxit bazơ Cr2O3 rắn, lục thầm oxit lưỡng lính CrO3 rắn, đò thẩm oxit axit 2. Hiđroxit Cr(OH)2 rắn, vàng tính bazơ Cr(OH)., rắn, lục xám hiđroxit lường tính H2CrO4 hay H2Cr2O7 tồn tại trong dung dịch là axil B. MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA Vỉ' dụ 1. Hồn hợp A gồm Fe và Cr có kliõi lượng m gain dược chia thành hai phần bằng nhan. Cho phần một tác dụng với một lượng vừa đủ dung dịch HCl đun nóng trong diều kiện không có oxi thu dược 2,688 lít H: ịđktc). Phần hai tác dụng vừa đủ với V lít khí CT (dktc), thu dược hỗn hợp muối X. Tính V. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp muối X vào nước tint được dung dịch Y. Nhd dung dịch NaOH từ từ vào dung dịch Y đến khi kết tủa không còn thay đổi nữa, lọc kết tủa rồi nung đến khối lượng không đổi thu dược 4,8 gam chất rắn. Tính m. Biết các phán ứng xảy ra hoàn toàn. Giải Đặt số mol của Fe và Cr trong hỗn hợp A là 2x mol và 2y mol. Phần một : Fe + 2HC1 4 FeCl2 + H2t (1) CrCl3 + 3NaOH-> Cr(OH).,ị + 3NaCl Cr(OH)3 + NaOHdư-> NaCrCỌ + 2H2O Tlico bài ta co -> X = y = 0.06 2Fc(OH)3 —4—> Fc2O3 + 3H2O X -> 0,5x X + y = ———- 22,4 Khối lượng hỗn hợp A : m - 2(0,06.56 + 0,06.52) = 12,96 (g). Vỉ dụ 2. Hỗn hợp A gồm AI và Cr có khối lượng 4,24 gam được nghiền nhỏ, trộn đều và chia thành hai phần hằng nhau. Phần một túc dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng đun nóng thu được 1,792 lít khí (đktc), dung dịch X. Tính khối lượng mỗi kim loại trong hồn hợp ,1. Nhd từ từ 170 ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X vù khuấy đều. Tính khối lượng kết tủa thu được. Biết các phản ứng xay ra hoàn toàn. Pliần hai tác dụng vừa đủ với hỗn hợp khí Y gồm O2 và Ch. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 4,11 gam hỗn hợp rắn z gồm AI2O.1, AlCh, CmOỉ và CrCỈỊ. Tính thành phần phần trăm thế tích mỗi khí trong hỗn hợp Y. Giải Đặt số moi của AI và Cr trong mỗi phần là X mol và y mol 4,24 => 27x + 52y = (*) 2 2A1 + 3H2SO4 loãng A12(SO4)3 + 3H2T (1) X -> 0,5x -> l,5x Cr + H2SO4 loãng —CrSO4 + H2t (2) y -> y -> y 1.792 Tỉr(l) và (2) “> 1.5x + y = •■; ----- (**) 22,4 fx=0,04 Giải hộ (*) và (**) ta được 5 • (y=0,02 Khôi lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp A: m,u = 2.0,04.27 = 2.16 (g); mCr= 2.0,02.52 = 2,08 (g) Dung dịch X gồm AI2(SO4)3 0,02 mol; CrSO4 0,02 mol Số mol NaOH 0.17.1 =0.17 mol. A12(SO4)3 + 6NaOH -> 2Al(OH)3ị + 3Na2SO4 0,02 ->0,12 -> 0,04 CrSO4 + 2NaOH -> Cr(OH)2ị + Na2SO4 0,02 -> 0,04 -> 0,02 NaOH dư, chỉ có A1(OH)3 tác dụng với NaOH dư NaOH.j.- -> NaAlO, + 2H,0 0.0Ì = (O.i 7- 0,12 - 0,04) 0,01 Kết tủa thu được gồm Cr(OH)2 0,02 moỉ, Al(OH)3 0,04 - 0,01 = 0,03 moi A1(OH)3 + Trước phản ứng 0,04 Phả n ứng 0,01 <- Khối lượng kết tủa thu đưực: m = 0,02.86 + 0,03.78 = 4,06 (g) Đặt sô mol 02 và cụ cần dùng lần lượt là a mol và b mol • Quá trình nhường electron AÍ’ - 3e —» Al',+. 0,04 -> 0,12-> 0,04 Cr" - 3c —> Crì+. 0,02 -> 0,06 -> 0,02 Quá trình nhộn electron 0, + 4e->2 0?~ a -» 4 a 0 Cl _ + 2c -> 2cr b -> 2b -> 2b 0,12 + 0,06 = 4a + 2b (***) Áp dụng định luật bảo khối lưựng ta có : mA| + mCr+ mO: + mC|: = mz=> 2,12 + 32a + 71 b = 4.11 (****) a=0,04 [b=0,01 n c nh ưi,ng /T11 e nhận Giải hệ (***) và (****) ta được Thành phần phần trăm thể tích mỗi khí trong hồn hựp Y 0,04.100 % VOi = % nOi = (0,04 + 0,01) 80%; % vcu = % ncl; = 100 - 80 = 20% c. BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA Viết phưuny Irìnli lioá học cửu các pltií 11 ứny Irony quá Hình clìuyến Itoá sau : Cr —Cr2O3 121 >Cr2(so4 >3 (3) >Cr(OH), —‘-4—>Cr,o3 Câu hình electron did ion Cr* lù a. /Arl3d\ II. lAr/.Idl c. IArl3d‘. I). lArỊ.ỉcrì Cúc sô oxi hod dặc tnfny CLÍÍI cront là a. +2, +4, +6 II. +2. +3. +6 c. +1. +2, +4. +6 I). +3, +4. +6 Hãy viết coni’ tinh' của một sô muối irony dó nyuyén lô crom a) đóng vai trò cation. h) có irony tliành phần cùa anion. Khi nung nóng 2 Iiiol nulri dicromut nyưòi ta tltu dược 48 yarn oxi và I niol crom fill) oxit. Hãy viêt phưony trình lioá học cửa phàn ứny và xét xem ndlri dicromal dã hị nhiệt pliân hoàn toán chưa '! Hướng dẫn giải 1. (l)4Cr + 3O2 —> 2Cr2O3 Cr2O3 + 3H2SO4 -> Cr2(SO4)3+ 3H2O Cr2(SO4)3 + 6NaOH viíi, du —> 2Cr( OHT'i' + 3Na2SO4 2Cr(OH)3 Cr2O3 + 3H2O Chọn c. Cấu hình c của Cr (Z = 24): ls22s22pfi3s23p63d54s' Cấu hình e của Cr3+(Cr —> Cr3+ + 3e): ls22s22p63s23p63d3 hay [Ar]3d3 Chọn B. Sốoxi hóa đặc trưng của crom là: +2,+3,+6. Ví dụ :CrO, Cr2O3, CrO3 4o Công thức một số muối crom : Crom đóng vai trò anion: •* Crom đóng vai trò cation: Mụối Cr2+, CrCl2, CrSO4, Cr(NO3)2 Muối Cr , CrCl3, Cr2(SO4)3, Cr(NO3)3 Muối CrO2’ , Na2CrO4, K2CrO4, (NH4)2CrO4 Muối Cr,o2 , Na2Cr2O7, K2Cr2O7 5. \2- 1.5= s 32 4Na2Cr2O7 —-C-» 2Cr2O3 + 3O2T + 4Na2CrO4 2 <- 1 • Vậy Na2Cr2O7 đã nhiệt phân hoàn toàn.