6. Химические свойства соединений хрома с точки зрения изменения степеней окисления

В данном разделе реакции выходят за рамки С части ЕГЭ, но могут встретиться в тестовой части экзамена.

Все основные правила составления ОВР для С части, представлены в другом разделе.

Потренироваться составлять реакции онлайн (в рамках ЕГЭ) можно тут.

 

Правило 6.1. В зависимости от среды хроматы и дихроматы переходят друг в друга:

1. В кислой среде хроматы (желтого цвета) превращаются в дихроматы (оранжевого цвета):

2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O

 

2. В щелочной среде дихроматы превращаются в хроматы:

K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + H2O

 

3. Термическое разложение дихромата калия также приводит к образованию хромата:

K2Cr2O7 → K2CrO4 + Cr2O3 + O2­

 

Правило 6.2. В реакциях соединний Cr⁺³ с избытком щелочи образуются гексагидроксохроматы(III):

Cr2(SO4)3 + 6KOH → 2Cr(OH)3 + 3K2SO4 или в избытке щелочи:

Cr2(SO4)3 + 12KOH → 2K3[Cr(OH)6] + 3K2SO4

 

Правило 6.3. Хроматы металлов являются  сильными окислителями, восстанавливаясь в реакциях до ст. ок. +3:

2K2CrO4 + 3H2S + 2H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 4KOH

2K2CrO4 + 3NaNO2 + 5H2O → 2Cr(OH)3 + 3NaNO3 + 4KOH

 

Правило 6.4. Дихроматы металлов также являются сильными окислителями, восстанавливаясь в реакциях также до ст. ок. +3:

Восстановление дихроматов до Cr⁺³ в кислой среде:

K2Cr2O7 + 14HCl(конц.) → 3Cl2­ + 2CrCl3 +2KCl + 7H2O

K2Cr2O7 + 14HI → 3I2 + 2CrI3 + 2KI + 7H2O

 

Na2Cr2O7 + 6NaI + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4Na2SO4 + 7H2O

K2Cr2O7 + 3KNO2 + 8HNO3 → 2Cr(NO3)3 + 5KNO3 + 4H2O

K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2O

 

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

Na2Cr2O7 + 6CrCl2 + 14HCl → 8CrCl3 + 2NaCl + 7H2O

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

K2Cr2O7 + 3Na2S + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 3Na2SO4 + 7H2O

K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + 7H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3S + K2SO4 + 3(NH4)2SO4 + 7H2O или

4K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + 16H2SO4 → 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3(NH4)2SO4 + 16H2O

K2Cr2O7 + 3SO2 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

K2Cr2O7 + 3H2O2 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3O2­ + K2SO4 + 7H2O

4K2Cr2O7 + 3PH3 + 16H2SO4 → 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3H3PO4 + 16H2O

K2Cr2O7 + NH3 + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + N2­ + H2O

 

Если окислять нечего, то изменения степени окисления не происходит:

K2Cr2O7(тв.) + H2SO4(конц.) → 2CrO3 + K2SO4 + H2O

В этой реакции концентрированная серная кислота выполняет роль водоотнимающего средства.

 

Восстановление дихроматов до Cr⁺³ в нейтральной среде:

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

K2Cr2O7 + 3H2S + H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 2KOH

K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + H2O → 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 2KOH

 

Восстановление дихроматов углеродом и серой при нагревании. Это промышленные способы получения оксида хрома (III):

2K2Cr2O7 + 3С → 2Cr2O3 + 2K2CO3 + CO2­

K2Cr2O7 + S → Cr2O3 + K2SO4.

 

При разложении дихромата аммония также образууется Cr2O3:

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4H2O.

 

Правило 6.5. Соединения Cr⁺³ (зеленого цвета) окисляются сильными окислителями в щелочной среде до хроматов с Cr⁺⁶ (желтого цвета):

2K3[Cr(OH)6] + 3Cl2 + 4KOH → 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O

 

2Cr(NO3)3 + O3 + 10KOH → 2K2CrO4 + 6KNO3 + 5H2O

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

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

Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + 16KOH → 2K2CrO4 + 6KCl + 3K2SO4 + 8H2O

2CrCl3 + KClO3 + 10KOH → 2K2CrO4 + 7KCl + 5H2O

2NaCrO2 + 3H2O2 + 2NaOH → 2Na2CrO4 + 4H2O

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

 

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

Cr2O3 + NaClO3 + 2K2CO3 → 2K2CrO4 + NaCl + 2CO2­

Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4CO2­

 

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

2Cr(OH)3 + KClO3 + 4NaOH → 2Na2CrO4 + KCl + 5H2O

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

 

Перекись водорода является достаточно сильным окислителем, чтобы окислить Cr⁺³ до Cr⁺⁶:

2K3[Cr(OH)6] + 3H2O2 → 2K2CrO4 + 2KOH + 8H2O

 

Правило 6.6. Соединения Cr⁺² окисляются до соединений Cr⁺³ такими окислителями, как H2SO4(конц), дихроматы или нитриты в кислой среде:

2CrCl2 + 4H2SO4(конц.) → Cr2(SO4)3 + SO2 + 4HCl + 2H2O

6CrCl2 + K2Cr2O7 + 14HCl → 8CrCl3 + 2KCl + 7H2O.

 

Правило 6.7. Оксид хрома (VI) также является сильным окислителем:

2CrO3 + 3KNO2 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3KNO3 + 3H2O.

 

Другие важные реакции соединений хрома

Оксиды и гидроксиды хрома

1. CrO - типичный оснóвный оксид

CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O

CrO + NaOH → реакция не идет.

 

2. Cr2O3 - Амфотерный оксид. При обычных условиях он плохо растворяется в щелочах, но при сплавлении образуются (мета)хромиты. Чтобы правильно определить кислотный остаток, можно мысленно представить кислоту, в которой хром имеет степень окисления +3, это H3CrO3 (знакомый Cr(OH)3, только H написан на первом месте) и убрать из этой молекулы одну воду, т.е. два атома H и один атом O. Получим HCrO2. Такой кислоты не существует, из нее нам нужет только кислотный остаток CrO2^–. 

Cr2O3 + 2KOH → 2KCrO2 + H2O

Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2.

 

С кислотами образуются соли Cr⁺³:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2O

 

3. Cr(OH)2 - нерастворимое основание

Cr(OH)2 + HCl → CrCl2 + 2H2O

Cr(OH)2 + NaOH → реакция не идет.

 

4. Cr(OH)3 - амфотерный гидроксид

В обычных условиях Cr(OH)3 с щелочами не реагирует (нужны очень концентрированные растворы щелочей), но растворяется в кислотах:

Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O.

 

При сплавлении реагирует с щелочами подобно оксиду Cr2O3 с образованием хромита:

Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O

 

5. CrO3 - кислотный оксид

Твердое кристаллическое вещество красного цвета. При растворении в воде образуются хромовые кислоты:

CrO3 + H2O → H2CrO4 хромовая кислота

2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 дихромовая кислота.