Соединения хрома (III).

1) Оксид хрома (III).

Оксид хрома можно получить:

Термическим разложением дихромата аммония:

(NH₄)₂C₂O₇ Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

Восстановлением дихромата калия углеродом (коксом) или серой:

2K₂Cr₂O₇ + 3C 2Cr₂O₃ + 2K₂CO₃ + CO₂

K₂Cr₂O₇ + S Cr₂O₃ + K₂SO₄

Оксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами.

C кислотами оксид хрома (III) образует соли:

Cr₂O₃ + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂O

При сплавлении оксида хрома (III) с оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов образуются хроматы (III), (хромиты):

Сr₂O₃ + Ba(OH)₂ Ba(CrO₂)₂ + H₂O

Сr₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaCrO₂ + CO₂

C щелочными расплавами окислителей – хроматы (VI) (хроматы)

Cr₂O₃ + 3KNO₃ + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 3KNO₂ + 2H₂O

Cr₂O₃ + 3Br₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 5H₂O

Сr₂O₃ + O₃ + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 2H₂O

Cr₂O₃ + 3O₂ + 4Na₂CO₃ = 2Na₂CrO₄ + 4CO₂

Сr₂O₃ + 3NaNO₃ + 2Na₂CO₃ 2Na₂CrO₄ + 2CO₂ + 3NaNO₂

Cr₂O₃ + KClO₃ + 2Na₂CO₃ = 2Na₂CrO₄ + KCl + 2CO₂

2) Гидроксид хрома (III)

Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами.

Cr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

2Cr(OH)₃ = Cr₂O₃ + 3H₂O

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

3) Соли хрома (III)

2CrCl₃ + 3Br₂ + 16KOH = 2K₂CrO₄ + 6KBr + 6KCl + 8H₂O

2CrCl₃ + 3H₂O₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O₂ + 10NaOH = 2Na₂CrO₄ + 3Na₂SO₄ + 8H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + 3Br₂ + 16NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 3Na₂SO₄ + 8H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + 6KMnO₄ + 16KOH = 2K₂CrO₄ + 6K₂MnO₄ + 3K₂SO₄ + 8H₂O.

2Na₃[Cr(OH)₆] + 3Br₂ + 4NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 8H₂O

2K₃[Cr(OH)₆] + 3Br₂ + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 6KBr + 8H₂O

2KCrO₂ + 3PbO₂ + 8KOH = 2K₂CrO₄ + 3K₂PbO₂ + 4H₂O

Cr₂S₃ + 30HNO_3(конц.) = 2Cr(NO₃)₃ + 3H₂SO₄ + 24NO₂ + 12H₂O

2CrCl₃ + Zn = 2CrCl₂ + ZnCl₂

Хроматы (III) легко реагируют с кислотами:

NaCrO₂ + HCl _{(недостаток)} + H₂O = Cr(OH)₃ + NaCl

NaCrO₂ + 4HCl _{(избыток)} = CrCl₃ + NaCl + 2H₂O

K₃[Cr(OH)₆] + 3CO₂ = Cr(OH)₃↓ + 3NaHCO₃

В растворе подвергаются полному гидролизу

NaCrO₂ + 2H₂O = Cr(OH)₃↓ + NaОН

Большинство солей хрома хорошо растворимы в воде, но легко подвергаются гидролизу:

Сr³⁺ + HOH ↔ CrOH²⁺ + H⁺

СrCl₃ + HOH ↔ CrOHCl₂ + HCl

Cоли, образованные катионами хрома (III) и анионом слабой или летучей кислоты, в водных растворах полностью гидролизуются:

Cr₂S₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Cоединения хрома (VI)

1) Оксид хрома (VI).

Оксид хрома (VI). Сильно ядовит!

Оксид хрома (VI) можно получить действием концентрированной серной кислоты на сухие хроматы или дихроматы:

Na₂Cr₂O₇ + 2H₂SO₄ = 2CrO₃ + 2NaHSO₄ + H₂O

Кислотный оксид, который взаимодействует с основными оксидами, основаниями, водой:

CrO₃ + Li₂O → Li₂CrO₄

CrO₃ + 2KOH → K₂CrO₄ + H₂O

CrO₃ + Н₂O = Н₂CrO₄

2CrO₃ + Н₂O = Н₂Cr₂O₇

Оксид хрома (VI) сильный окислитель: окисляет углерод, серу, иод, фосфор, превращаясь при этом в оксид хрома (III)

4CrO₃ → 2Cr₂O₃ + 3O₂↑.

4CrO₃ + 3S = 2Cr₂O₃ + 3SO₂↑

Окисление солей:

2CrO₃ + 3K₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 3K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Окисление органических соединений:

4CrO₃ + C₂H₅OH + 6H₂SO₄ = 2Cr₂(SO₄)₂ + 2CO₂ + 9H₂O

Соли.

Сильными окислителями являются соли хромовых кислот – хроматы и дихроматы. Продуктами восстановления которых являются производные хрома (III).

В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III):

K₂Cr₂O₇ + 3Na₂SO₃ + 4H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄ + 2KOH

2K₂CrO₄ + 3(NH₄)₂S + 2H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3S↓ + 6NH₃↑ + 4KOH

В щелочной – гидроксохроматы (III):

2K₂CrO₄ + 3NH₄HS + 5H₂O + 2KOH = 3S + 2K₃[Cr(OH)₆] + 3NH₃ · H₂O

2Na₂CrO₄ + 3SO₂ + 2H₂O + 8NaOH = 2Na₃[Cr(OH)₆] + 3Na₂SO₄

2Na₂CrO₄ + 3Na₂S + 8H₂O = 3S + 2Na₃[Cr(OH)₆] + 4NaOH

В кислой – соли хрома (III):

3H₂S + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3S + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6KI = Cr₂(SO₄)₃ + 3I₂ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3S + 7H₂O

8K₂Cr₂O₇ + 3Ca₃P₂ + 64HCl = 3Ca₃(PO₄)₂ + 16CrCl₃ + 16KCl + 32H₂O

K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ + 6FeSO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3KNO₂ = Cr₂(SO₄)₃ + 3KNO₃ + K₂SO₄ + 4H₂O

K₂Cr₂O₇ + 14HCl = 3Cl₂ + 2CrCl₃ + 7H₂O + 2KCl

K₂Cr₂O₇ + 3SO₂ + 8HCl = 2KCl + 2CrCl₃ + 3H₂SO₄ + H₂O

2K₂CrO₄ + 16HCl = 3Cl₂ + 2CrCl₃ + 8H₂O + 4KCl

Продукт восстановления в различных средах можно представить схематично:

H₂O Cr(OH)₃ серо-зеленый осадок

K₂CrO₄ (CrO₄^2– )

OH^– [Cr(OH)₆]^3– раствор изумрудно-зеленого цвета

K₂Cr₂O₇ (Cr₂O₇^2– ) H⁺ Cr³⁺ раствор сине-фиолетового цвета

Соли хромовой кислоты – хроматы – желтого цвета, а соли дихромовой кислоты – дихроматы – оранжевого цвета. Изменяя реакцию раствора, можно осуществлять взаимное превращение хроматов в дихроматы:

2K₂CrO₄ + H₂SO_4(разб.) = K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

2K₂CrO₄ + 2HCl_(разб.) = K₂Cr₂O₇ + 2KCl + H₂O

2K₂CrO₄ + H₂O + CO₂ = K₂Cr₂O₇ + KHCO₃

K₂Cr₂O₇ + 2KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

_{кислая среда}

2СrO₄^2– + 2H⁺ Cr₂O₇^2– + H₂O

^{щелочная среда}

Хром. Соединения хрома.

1. Сульфид хрома (III) обработали водой, при этом выделился газ и осталось нерастворимое вещество. К этому веществу прибавили раствор едкого натра и пропустили газообразный хлор, при этом раствор приобрел желтое окрашивание. Раствор подкислили серной кислотой, в результате окраска изменилась на оранжевую; через полученный раствор пропустили газ, выделившийся при обработке сульфида водой, и цвет раствора изменился на зеленый. Напишите уравнения описанных реакций.

2. После кратковременного нагревания неизвестного порошкообразного вещества оранжевого вещества оранжевого цвета начинается самопроизвольная реакция, которая сопровождается изменением цвета на зеленый, выделением газа и искр. Твердый остаток смешали с едким кали и нагрели, полученное вещество внесли в разбавленный раствор соляной кислоты, при этом образовался осадок зеленого цвета, который растворяется в избытке кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

3. Две соли окрашивают пламя в фиолетовый цвет. Одна из них бесцветна, и при легком нагревании ее с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь, последнее превращение сопровождается выделением бурого газа. При добавлении к раствору второй соли раствора серной кислоты желтая окраска раствора изменяется на оранжевую, а при нейтрализации полученного раствора щелочью восстанавливается первоначальный цвет. Напишите уравнения описанных реакций.

4. Гидроксид трехвалентного хрома обработали соляной кислотой. В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен раствор зеленого цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

5. При добавлении в раствор соли желтого цвета, окрашивающей пламя в фиолетовый цвет, разбавленной соляной кислоты окраска изменилась на оранжево-красную. После нейтрализации раствора концентрированной щелочью цвет раствора вернулся к первоначальному. При добавлении в полученный хлорида бария выпадает осадок желтого цвета. Осадок отфильтровали и в фильтрат добавили раствор нитрата серебра. Напишите уравнения описанных реакций.

6. К раствору сульфата трехвалентного хрома добавили кальцинированную соду. Выделившийся осадок отделили, перенесли в раствор едкого натра, добавили бром и нагрели. После нейтрализации продуктов реакции серной кислотой раствор приобретает оранжевую окраску, которая исчезает после пропускания через раствор сернистого газа. Напишите уравнения описанных реакций.

7) Порошок сульфида хрома (III) обработали водой. Выпавший при этом серо-зеленый осадок обработали хлорной водой в присутствии гидроксида калия. К полученному желтому раствору прилили раствор сульфита калия, при этом вновь выпал серо-зеленый осадок, который прокалили до постоянства массы. Напишите уравнения описанных реакций.

8) Порошок сульфида хрома (III) растворили в серной кислоте. При этом выделился газ и образовался раствор. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом черный осадок побелел после обработки его пероксидом водорода. Напишите уравнения описанных реакций.

9) Дихромат аммония разложили при нагревании. Твердый продукт разложения растворили в серной кислоте. К полученному раствору прилили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. При дальнейшем приливании гидроксида натрия к осадку он растворился. Напишите уравнения описанных реакций.

10) Оксид хрома (VI) прореагировал с гидроксидом калия. Полученное вещество обработали серной кислотой, из образовавшегося раствора выделили соль оранжевого цвета. Эту соль обработали бромоводородной кислотой. Полученное простое вещество вступило в реакцию с сероводородом. Напишите уравнения описанных реакций.

11. Хром сожгли в хлоре. Полученная соль прореагировала с раствором, содержащим пероксид водорода и гидроксид натрия. К образовавшемуся желтому раствору добавили избыток серной кислоты, цвет раствора изменился на оранжевый. Когда с этим раствором прореагировал оксид меди (I), цвет раствора стал сине-зеленым. Напишите уравнения описанных реакций.

12. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома (III) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком раствора гидроксида бария с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора соляной кислоты и в полученный раствор добавили нитрат серебра до прекращения выпадения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

13. Калий сплавили с серой. Полученную соль обработали соляной кислотой. выделившийся при этом газ пропустили через раствор бихромата калия в серной кислоте. выпавшее вещество желтого цвета отфильтровали и сплавили с алюминием. Напишите уравнения описанных реакций.

14. Хром сожгли в атмосфере хлора. К образовавшейся соли добавили по каплям гидроксид калия до прекращения выделения осадка. Полученный осадок окислили перекисью водорода в среде едкого калия и упарили. К полученному твердому остатку добавили избыток горячего раствора концентрированной соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

Хром. Соединения хрома.

1) Cr₂S₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

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

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3H₂S = Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 3S↓ + 7H₂O

2) (NH₄)₂Cr₂O₇ Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O↑

Cr₂O₃ + 2KOH 2KCrO₂ + H₂O

KCrO₂ + H₂O + HCl = KCl + Cr(OH)₃↓

Cr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O

3) KNO_3(тв.) + H₂SO_4(конц.) HNO₃ + KHSO₄

4HNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ = K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + 2KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

4) Cr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O

2CrCl₃ + 3K₂CO₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 6KCl

Cr(OH)₃ + 3KOH = K₃[Cr(OH)₆]

K₃[Cr(OH)₆] + 6HCl = CrCl₃ + 3KCl + 6Н₂О

5) 2K₂CrO₄ + 2HCl = K₂Cr₂O₇ + 2KCl + H₂O

K₂Cr₂O₇ + 2KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

K₂CrO₄ + BaCl₂ = BaCrO₄↓ + 2 KCl

KCl + AgNO₃ = AgCl↓ + KNO₃

6) Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3CO₂↑ + 3K₂SO₄

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

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + 3SO₂ = Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + H₂O

7) Cr₂S₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

2Cr(OH)₃ + 3Cl₂ + 10KOH = 2K₂CrO₄ + 6KCl + 8H₂O

2K₂CrO₄ + 3K₂SO₃ + 5H₂O = 2Cr(OH)₂ + 3K₂SO₄ + 4KOH

2Cr(OH)₃ Cr₂O₃ + 3H₂O

8) Cr₂S₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂S↑

Cr₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3(NH₄)₂SO₄

H₂S + Pb(NO₃)₂ = PbS + 2HNO₃

PbS + 4H₂O₂ = PbSO₄ + 4H₂O

9) (NH₄)₂Cr₂O₇ Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

Cr₂O₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O

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

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

10) CrO₃ + 2KOH = K₂CrO₄ + H₂O

2K₂CrO₄ + H₂SO_4(разб.) = K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + 14HBr = 3Br₂ + 2CrBr₃ + 7H₂O + 2KBr

Br₂ + H₂S = S + 2HBr

11) 2Cr + 3Cl₂ = 2CrCl₃

2CrCl₃ + 10NaOH + 3H₂O₂ = 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 8H₂O

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂Cr₂O₇ + 3Cu₂O + 10H₂SO₄ = 6CuSO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 10H₂O

12) 3NaNO₃ + Cr₂O₃ + 2Na₂CO₃ = 2Na₂CrO₄ + 3NaNO₂ + 2CO₂

CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓ + H₂O

BaCO₃ + 2HCl = BaCl₂ + CO₂ + H₂O

BaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl↓ + Ba(NO₃)₂

13) 2K + S = K₂S

K₂S + 2HCl = 2KCl + H₂S↑

3H₂S + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O

3S + 2Al = Al₂S₃

14) 2Cr + 3Cl₂ = 2CrCl₃

CrCl₃ + 3KOH = 3KCl + Cr(OH)₃↓

2Cr(OH)₃ + 3H₂O₂ + 4KOH = 2K₂CrO₄ + 8H₂O

2K₂CrO₄ + 16HCl = 2CrCl₃ + 4KCl + 3Cl₂ + 8H₂O

Неметаллы.

IV A группа (углерод, кремний).

Углерод. Соединения углерода.

I. Углерод.

Углерод может проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства. Восстановительные свойства углерод проявляет с простыми веществами, образованными неметаллами с большим по сравнению с ним значением электроотрицательности (галогенами, кислородом, серой, азотом), а также с оксидами металлов, водой и другими окислителями.

При нагревании с избытком воздуха графит горит, образуя оксид углерода (IV):

C + O₂ = CO₂

при недостатке кислорода можно получить СО

2C + O₂ = 2CO

Аморфный углерод уже при комнатной температуре реагирует с фтором.

С + 2F₂ = CF₄

При нагревании с хлором:

С + 2Cl₂ = CCl₄

При более сильном нагревании углерод реагирует с серой, кремнием:

C + 2S = CS₂

C + Si = SiC

При действии электрического разряда углерод соединяется с азотом, образуя диацин:

2С + N₂ → N ≡ C – C ≡ N

В присутствии катализатора (никель) и при нагревании углерод реагирует с водородом:

С + 2Н₂ = СН₄

С водой раскаленный кокс образует смесь газов:

С + H₂O = CO + H₂

Восстановительные свойства углерода применяются в пирометаллургии:

C + CuO = Cu + CO

При нагревании с оксидами активных металлов углерод образует карбиды:

3С + СаО = СаС₂ + СО

9С + 2Al₂O₃ = Al₄C₃ + 6CO

2C + Na₂SO₄ = Na₂S + CO₂

2C + Na₂CO₃ = 2Na + 3CO

Углерод окисляют такие сильные окислители, как концентрированные серная и азотная кислоты, другие окислители:

C + 4HNO_3(конц.) = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

С + 2H₂SO_{4 (конц.)} = 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

3C + 8H₂SO₄ + 2K₂Cr₂O₇ = 2Cr₂(SO₄)₃ + 2K₂SO₄ + 3CO₂ + 8H₂O

В реакциях с активными металлами углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды:

4C + 3Al = Al₄C₃

2C + Ca = CaC₂

Карбиды подвергаются гидролизу, образуя при этом углеводороды:

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃ + 3CH₄

CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂