Hoá 12 bài 34: Tính chất hoá học của Crom (Cr), Crom oxit và hợp chất của Crom

Hoá 12 bài 34: Tính chất hoá học của Crom (Cr), Crom oxit và hợp chất của Crom. Crom được ứng dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt như: mạ crom, làm thuốc nhuộm và sơn, …

Vậy Crom có những tính chất hoá học và tính chất vật lý gì, và tại sao crom lại được ứng dụng phổ biến trong đời sống sản xuất, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Cấu tạo và vị trí của Crom trong bảng HTTH

– Cấu hình e nguyên tử:

 ₂₄Cr: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

 ₂₄Cr²⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴

 ₂₄Cr³⁺: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

– Vị trí: Cr thuộc ô 24, chu kì 4, nhóm VIB.

II. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên của Crom

1. Tính chất vật lí của crom

–  Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (cứng nhất trong số các kim loại, độ cứng chỉ kém kim cương), khó nóng chảy (t_nc 1890⁰C). Crom là kim loại nặng, có khối lượng riêng là 7,2 g/cm³.

2. Trạng thái tự nhiên của Crom

–  Crom nguồn gốc tự nhiên là sự hợp thành của 3 đồng vị ổn định; Cr⁵², Cr⁵³ và Cr⁵⁴ với Cr⁵² là phổ biến nhất (83,789%).

–  Crom là nguyên tố phổ biến thứ 21 trong vỏ Trái Đất, chỉ có ở dạng hợp chất (chiếm 0,03% khối lượng vỏ quả đất). Hợp chất phổ biến nhất là quặng cromit FeO.Cr₂O₃.

III. Tính chất hoá học của Crom – Cr

– Crom là kim loại có tính khử mạnh hơn sắt, có mức oxi hóa từ +1 đến +6, nhưng phổ biến hơn cả là +2, +3, +6.

1. Crom tác dụng với phi kim

– Ở nhiệt độ thường trong không khí, kim loại crôm tạo ra màng mỏng crôm (III) oxit có cấu tạo mịn, bền vững bảo vệ. ở nhiệt độ cao khử được nhiều phi kim.

– Crom tác dụng với Oxi: Cr + O₂

4Cr + 3O₂  →  2Cr₂O₃

– Crom tác dụng với Clo: Cr + Cl₂

2Cr + 3Cl₂ →  2CrCl₃

2. Crom tác dụng với nước

–  Không tác dụng với nước do có màng oxit bảo vệ.

3. Crom tác dụng với axit

– Với dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng nóng, màng axit bị phá huỷ, Cr khử được H⁺ trong dung dịch axit.

– Crom tác dụng với axit HCl : Cr + HCl

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂↑

– Crom tác dụng với axit H₂SO₄ : Cr + H₂SO₄

Cr + H₂SO₄ → CrSO₄ + H₂↑

– Phương trình ion: 2H⁺ + Cr → Cr²⁺ + H₂↑

* Lưu ý: Crôm thụ động với axit H₂SO₄ và HNO₃ đặc, nguội.

IV. Hợp chất của Crom (II) – Cr²⁺

1. Crom (II) Oxit – CrO

– CrO là một oxit bazơ. Màu đen

– CrO có tính khử, trong không khí CrO dễ bị oxi hóa thành Cr₂O₃.

– Dung dịch CrCl₂ để ngòai không khí lại chuyển từ màu xanh lam sang màu lục

– CrCl₂ trong dung dịch phân ly ra Cr²⁺ và Cl^–. Ion Cr²⁺ tồn tại ở dạng [Cr(H₂O)]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 bị oxi hóa bởi oxi không khí chuyển thành CrCl₃. Ion Cr³⁺ trong dung dịch tồn tại duới dạng [Cr(H₂O)]³⁺ có màu lục. Nên trong không khí CrCl₂ chuyển từ màu xanh lam sang màu lục.

2. Crom (II) hidroxit – 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

– Cr(OH)₂ là một bazơ.

3. Muối crom (II)

– Muối crom (II) có tính khử mạnh.

V. Hợp chất của Crom (III) – Cr³⁺

1. Crom (III) oxit – Cr₂O₃

– Cr₂O₃ có cấu trúc tinh thể, mu lục thẫm, có nhiệt độ nóng chảy cao( 2263⁰C)

– Cr₂O₃ là oxit lưỡng tính, tan trong axit và kiềm đặc.

– Cr₂O₃ được dùng tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thủy tinh.

2. Crom (III) hidroxit – Cr(OH)₃

– Cr(OH)₃ là hiroxit lưỡng tính, kết tủa nhầy, màu lục nhạt, tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm.

+ Bị phân huỷ bởi nhiệt tạo oxit tương ứng:

2Cr(OH)₃  Cr₂O₃ + 3H₂O

* Ví dụ 1: Viết các phương trình phản ứng của Cr(OH)₃ lần lượt với Na₂O₂, H₂O₂, Cl₂, Br₂, NaOCl, PbO₂, KMnO₄ trong môi trường kiềm. (Cr³⁺ bị oxi hoá lên +6).

Cr(OH)₃ +3Na₂O₂ → 2Na₂CrO₄ + 2NaOH + 2H₂O

2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4NaOH → 2Na₂CrO₄ + 8H₂O

2Cr(OH)₃ + 3Cl₂  +  10 NaOH → 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8 H₂O

2Cr(OH)₃  +  3Br₂  + 10NaOH → 2Na₂CrO₄ +  6NaBr + 8H₂O

2Cr(OH)₃ + 3NaOCl  + 4NaOH →  2Na₂CrO₄ +  3NaCl + 5H₂O

2Cr(OH)₃ + 3PbO₂ + 4NaOH → 2Na₂CrO₄ + 3PbO + 5H₂O

Cr(OH)₃  + 3KmnO₄ + 5KOH → K₂CrO₄ + 3K₂MnO4 + 4H₂O

* Ví dụ 2: Cho NaOH đến dư vào dung dịch CrCl₃, sau đó cho vào dung dịch thu đựợc một ít tinh thể Na₂O₂, ta có các PTHH của phản ứng:

+ Ban đầu xuất hiện kết tủa keo màu xanh nhạt, lượng kết tủa tăng dần đến cực đại, do phản 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, ta thấy dung dịch xuất hiện màu vàng do tạo muối cromat:

2NaCrO₂  + 3Na₂O₂  + 4H₂O → 2Na₂CrO₄ + 4NaOH

3. Muối crom (III)

– Muối crom (III) có tính khử và tính oxi hóa.

– Muối Cr(III): CrCl₃ màu tím, Cr₂(SO₄)₃ màu hồng.

Chú ý: khi vào dung dịch, muối Cr(III) có màu tím-đỏ ở nhiệt độ thường và màu lục khi đun nóng.

– Trong môi trường axit, muối crom (III) có tính oxi hóa bị Zn khử thành muối crom (II)

– Trong môi trường kiềm, muối crom (III) có tính khử và bị chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối crom (VI).

Phương trình ion:

– Phèn crom-kali K₂SO₄.Cr₂(SO₄)₃.24H₂O có màu xanh tính, được dùng để thuộc da, làm chất cầm màu trong ngành nhuộm vải.

VI. Hợp chất của Crom (VI) – Cr⁶⁺

1. Crom (VI) Oxit – CrO₃

– 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.

– CrO₃ là oxit axit, khi tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H₂CrO₄ và axit đicromic 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 CrO₄^2- có màu vàng. Ion đicromat Cr₂O₇ ^2- có màu da cam.

– Trong môi trường axit, cromat (màu vàng), chuyển hóa thành đicromat.(màu da cam)

– Trong môi trường kiềm đicromat.(màu da cam), chuyển hóa thành cromat (màu vàng)

* Tổng quát:

– Muối cromat và đicromat có tính oxi hóa mạnh, chúng bị khử thành muối Cr (III).

– (NH₄)₂Cr₂O₇ bị nhiệt phân theo phản ứng:

(NH₄)₂Cr₂O₇  Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O

– Phèn Crom : Cr₂(SO₄)₃.K₂SO₄.24H₂O

 Cr₂(SO₄)₃ + 6KOH → 2Cr(OH)₃ + 3K₂SO₄

2Cr(OH)₃ + 3Br₂ + 10KOH → 2K₂CrO₄ + 6KBr + 8H₂O.

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ → K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄

K₂Cr₂O₇ + H₂SO_4 đặc → CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

VII. Điều chế Crom

– Cr₂O₃ được tách ra từ quặng, sau đó điều chế crom bằng phương pháp nhiệt nhôm:

C₂O₃ + 2Al → 2Cr + Al₂O₃

VIII. Ứng dụng của Crom

– Các công dụng của crom

+ Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt: như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.

+ Mạ crom, Làm thuốc nhuộm và sơn, Làm chất xúc tác.

+ Cromit được sử dụng làm khuôn để nung gạch, ngói.

+ Các muối crom được sử dụng trong quá trình thuộc da.

+ Dicromat kali (K₂Cr₂O₇) là một thuốc thử hóa học.

IX. Bài tập Crom và hợp chất của Crom

Bài 1 trang 155 SGK Hóa 12: Viết phương trình hóa học của các phản ứng trong dãy chuyển hóa sau:

Cr  Cr₂O₃  Cr₂(SO₄)₃  Cr(OH)₃  Cr₂O₃

* Lời giải bài 1 trang 155 SGK Hóa 12:

(1) 4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃

(2) Cr₂O₃ + 3H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O

(3) Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Cr(OH)₃ + 3Na₂SO₄

(4) 2Cr(OH)₃  Cr₂O₃ + 3H₂O

Bài 2 trang 155 SGK Hóa 12: Cấu hình electron của ion Cr³⁺ là phương án nào?

A.[Ar] 3d⁵     B.[Ar] 3d⁴

C.[Ar] 3d³     D.[Ar] 3d²

* Lời giải bài 2 trang 155 SGK Hóa 12: 

• Đáp án: C. [Ar] 3d³

– Cấu hình e của Cr là: [Ar]3d⁵4s¹

⇒ Cấu hình e của Cr³⁺ là: [Ar]3d³

Bài 3 trang 155 SGK Hóa 12: Các số oxi hóa đặc trưng của crom là phương án nào?

A. +2, +4, +6.

B. +2, +3, +6.

C. +1, +2, +4, +6.

D. +3, +4, +6.

* Lời giải bài 3 trang 155 SGK Hóa 12:

• Đáp án: B.+2, +3, +6.

Bài 4 trang 155 SGK Hóa 12: Hãy viết công thức của một số muối trong đó nguyên tố crom

a) Đóng vai trò cation.

b) Có trong thành phần của anion.

* Lời giải bài 4 trang 155 SGK Hóa 12:

– Muối mà crom đóng vai trò của cation : , ,

– Muối mà crom có trong thành phần của anion : K₂Cr₂O₇, Na₂CrO₄

Bài 5 trang 155 SGK Hóa 12: Khi nung nóng 2 mol natri đicromat người ta thu được 48 gam O₂ và 1 mol crom (III) oxit. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng và xem xét natri đicromat đã bị nhiệt phân hoàn toàn chưa?

* Lời giải bài 5 trang 155 SGK Hóa 12:

– Theo bài ra, ta có: n_O2 = 48/32 = 1,5 (mol).

Số mol Na₂Cr₂O₇ là: n_Na2Cr2O7= 2/3.n_O2 = 1 (mol).

– Phương trình hoá học của phản ứng:

* Trường hợp 1: nhiệt độ vừa phải

 4Na₂Cr₂O₇  4Na₂CrO₄ + 2Cr₂O₃ + 3O₂↑

2                                      1        1,5 (mol)

– Theo PTPƯ n_Na2Cr2O7 = (1,5.4)/3 = 2 (mol).

⇒ Na₂Cr₂O₇ đã bị phân hủy hết.

* Trường hợp 2: nhiệt độ cao

2Na₂Cr₂O₇  2Na₂O + 2Cr₂O₃ + 3O₂↑

1                                  1         1,5 (mol)

– Theo PTPƯ: n_Na2Cr2O7 = (1,5.2)/3 = 1 (mol).

– Theo bài ra: n_Na2Cr2O7 = 2 (mol) ⇒ Na₂Cr₂O₇ dư 1 mol nên chưa bị nhiệt phân hoàn toàn.

 

Hy vọng với bài viết ôn tập về tính chất hoá học của crom, các hợp chất của crom ở trên giúp ích cho các em. Mọi thắc mắc và góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

Giáo Dục