Bài 34: Crom và hợp chất của Crom

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Crom

a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

  • Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d54s1 hay [Ar]3d54s1.
  • Ô 24, nhóm VIB, chu kì 4.

b. Tính chất vật lí

  • Crom là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng riêng lớn (d = 7,2g/cm3), t0nc = 18900C
  • Là kim loại cứng nhất, có thể rạch được thuỷ tinh.

c. Tính chất hóa học

Trong các hợp chất crom có số oxi hoá từ +1 → +6 (hay gặp +2, +3 và +6).

  • Tác dụng với Phi kim:
    • \(2Cr+3O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Cr_{2}O_{3}\)
    • \(2Cr+3Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CrCl_{3}\)
    • \(2Cr+3S\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cr_{2}S_{3}\)
  • Tác dụng với nước:
    • Cr bền với nước và không khí do có lớp màng oxit rất mỏng, bền bảo vệ ⇒ Mạ crom lên sắt để bảo vệ sắt và dùng Cr để chế tạo thép không gỉ.

  • Tác dụng với Axit:
    • \(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}2HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}CrC{l_2} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)
    • \(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to {\rm{ }}CrS{O_4} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)​
    • Chú ý: Cr không tác dụng với dung dịch HNO3 hoặc H2SO4 đặc, nguội.

2.2. Hợp chất của Crom

a. Hợp chất Crom (III)

Đặc điểm Crom (III) oxit – Cr2O3

Crom (III) hiđroxit – Cr(OH)3

Tính chất vật lí

Cr2O3 là chất rắn, màu lục thẩm, không tan trong nước.

Cr(OH)3 là chất rắn, màu lục xám, không tan trong nước.
Tính chất hóa học
  • Cr2O3 là oxit lưỡng tính:

Cr2O3 + 2NaOH (đặc) → 2NaCrO2 + H2O

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2

  • Cr(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính:

Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O

Cr(OH)3+ 3HCl → CrCl3 + 3H2O

  • Tính khử và tính oxi hoá:

2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2

2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O

 

b. Hợp chất Crom (VI)

Đặc điểm Crom (VI) oxit – CrO3 Muối crom (VI)
Tính chất vật lí CrO3 là chất rắn màu đỏ thẫm.

– Là những hợp chất bền.

 + Na2CrO4 và K2CrO4 có màu vàng (màu của ion CrO42-)

 + Na2Cr2O7 và K2Cr2O7 có màu da cam (màu của ion Cr2O72-)

Tính chất hóa học
  • Là một oxit axit:

CrO3 + H2O  → H2CrO4 (axit cromic)

2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 (axit đicromic)

  • Có tính oxi hoá mạnh:

Một số chất hữu cơ và vô cơ (S, P, C, C2H5OH) bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3.

  • Các muối cromat và đicromat có tính oxi hoá mạnh:

\(\begin{array}{l} {K_2}C{r_2}{O_7} + 6FeS{O_4} + 7{H_2}S{O_4} \to \\ {\rm{ }}3Fe{(S{O_4})_3} + C{r_2}{(S{O_4})_3} + {K_2}S{O_4} + 7{H_2}O \end{array}\)

  • Trong dung dịch của ion CrO42- luôn có cả ion Cr2O72-ở trạng thái cân bằng với nhau:

\(Cr_{2}O_{7}^{2-}+H_{2}O\Leftrightarrow 2CrO_{4}^{2-}+2H^{+}\)

Bài tập minh họa



3.1. Bài tập Crom và hợp chất của Crom – Cơ bản

Bài 1:

Cho sơ đồ phản ứng: Cr\(\overset{Cl_{2}, du}{\rightarrow}\)  X \(\overset{+KOH,+Cl_{2}}{\rightarrow}\) Y

Biết Y là hợp chất của crom. Hai chất X và Y lần lượt là

Hướng dẫn:

\(Cr + Cl_2\rightarrow CrCl_3(X)\)

\(CrCl_3 + Zn\overset{H^+}{\rightarrow}CrCl_2+ZnCl_2\)

\(CrCl_3 + KOH + Cl_2 \rightarrow K_2CrO_4 (Y) + KCl + H_2O\)

Bài 2:

Cho sơ đồ chuyển hóa sau:  \({K_2}C{r_2}{O_7}\overset{FeSO_{4}+H_{2}SO_{4}}{\rightarrow}X\overset{NaOH(d-)}{\rightarrow}Y\overset{Br_{2}+NaOH}{\rightarrow}Z\)

Biết X, Y và Z là các hợp chất của crom. Hai chất Y và Z lần lượt là

Hướng dẫn:

– Các phản ứng xảy ra là:

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 →  Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 (X) + H2O

Cr2(SO4)3 + NaOH dư→ NaCrO2 (Y) + Na2SO4 + H2O

NaCrO2 + Br+ NaOH → Na2CrO4 (Z) + NaBr + H2O

Bài 3:

Cho m gam bột crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư) thu được V lít khí H2 (đktc). Mặt khác cũng m gam bột crom trên phản ứng hoàn toàn với khí O2 (dư) thu được 15,2 gam oxit duy nhất. Giá trị của V là

Hướng dẫn:

\(\\ 4Cr+3O_2\rightarrow 2Cr_2O_3 \\ 0,2 \hspace{40pt}\leftarrow 0,1\)

\(\\ Cr+2HCl\rightarrow CrCl_2+H_2 \\ 0,2 \hspace{110pt} 0,2\)

\(V_{H_2}=4,48 (l)\)

3.2. Bài tập Crom và hợp chất của Crom – Cơ bản

Bài 1:

Hòa tan hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp X gồm crom và thiếc vào dung dịch HCl dư thu được3,36 lít H2 (đktc). Số mol O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam X là:

Hướng dẫn:

X gồm x mol Cr và y mol Sn
Phản ứng với HCl:
Cr + HCl → CrCl2 + H2
Sn + HCl → SnCl2 + H2
⇒ \(\left\{\begin{matrix} x + y = n_{H_2} =0,15\ mol\\ 52x + 119y = 11,15\ g \end{matrix}\right.\)
⇒ x = 0,1 mol; y = 0,05 mol
Khi phản ứng với oxi:
2Cr + \(\frac{3}{2}\) O2 → Cr2O3
Sn + O2 → SnO2
⇒ n\(\tiny O_2\) = 0,75 × 0,1 + 0,05 = 0,125 mol

Bài 2:

Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Cr2O3, thu được hỗn hợp Y. Chia hỗn hợp Y thành hai phần bằng nhau.

+ Phần 1 phản ứng vừa đủ 2,5 lít dung dịch H2SO4 0,5M, nóng (không có không khí).

+ Phần 2 phản ứng vừa đủ 3,2 lít dung dịch HNO3 1M, thu được 11,2 lít khí NO (đo ở đktc, sản phẩm khử duy nhất).

Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

Hướng dẫn:

\(\\ n_{H_{2}SO_{4}} = 2,5. 0,5 = 1,25 \ mol\)
\(n_{HNO_{3}} = 3,2.1 = 3,2 \ mol\)
NO = 0,5 mol
\(n_{NO_{3}^-}\) (muối) = 3,2 – 0,5 = 2,7 mol
\(n_{SO_{4}^{2-}}\) = 1,25 mol
Ta thấy có sự chênh lệch điện tích NO3 và SO42 –, chính là do Cr sinh ra
⇒ nCr = 1,7 – 1,25. 2 = 0,2 mol
Cr + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO + 2H2O
0,2       0,8          0,2         0,2
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
0,3    1,2                         0,3
2Al +   Cr2O3 → Al2O3 + 2Cr
0,2       0,1        0,1         0,2
\(\Rightarrow n _{Al_{2}O_{3}} = 0,1\)
Al2O3 + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2O
0,1          0,6
Cr2O3 + 6HNO3 → 2Cr(NO3)3 + 3H2O
0,1       ←        3,2 – 0,8 – 1,2 – 0,6
\(\\ \Rightarrow \sum n_{Cr_{2}O_{3}bd} = 0,2 \\ \sum n _{Al \ bd}= 0,5\)
⇒ Hiệu suất tính theo Cr2O3 ⇒ \(H\%=\frac{0,1}{0,2}=50\%\)