Pd/HZSM-5 катализатор селективного гидрирования бензола в смеси ароматических углеводородов
II) III) VI) Применениеhimege.ru › wp-content › uploads › 2014 › 04 ›...
Transcript of II) III) VI) Применениеhimege.ru › wp-content › uploads › 2014 › 04 ›...
Хром - общая характеристика металла
Химические свойства
Соединения хрома (II)
Соединения хрома (III)
Соединения хрома (VI)
Применение
Положение в периодической таблице
Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром— твёрдый металл голубовато-белого цвета. Название хрома связано с его способностью образовывать окрашенные соединения. «Хром» по-гречески значит «цвет». Очень твердый. На воздухе покрыт прочной пленкой оксида.
Химические свойстваХром при обычных условиях – инертный металл, при нагревании становится довольно активным.
1) С неметаллами
При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600°C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.
4Cr + 3O2 –t°→ 2Cr2O3
2Cr + 3Cl2 –t° → 2CrCl3
2Cr + N2 –t°→ 2CrN
2Cr + 3S –t°→ Cr2S3
2) В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:
2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2
3) С кислотами:
Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, H2SO4)
В отсутствии воздуха образуются соли Cr2+, а на воздухе – соли Cr3+.
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
2Cr + 6HCl + O2 → 2CrCl3 + 2H2O + H2
Химические свойства4) С кислотами – окислителями:
Концентрированная азотная и серная кислоты пассивируют хром (наличие защитной окисидной плёнки). Хром может растворяться в них лишь при сильном нагревании, образуются соли хрома (III) и продукты восстановления кислоты:
2Cr + 6H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O;
Cr + 6HNO3 → Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Реагирует с щелочными расплавами окислителей, например хлоратом калия, при
этом хром переходит в хромат калия:
Cr + KClO3 + 2KOH → K2CrO4 + KCl + H2O.
Восстановление металлов из оксидов и солей
Хром – активный металл, способен вытеснять металлы из растворов их солей:
2Cr + 3CuCl2 → 2CrCl3 + 3Cu.
Соединения двухвалентного хрома
Оксид хрома (II) и гидроксид хрома (II) имеют основной характер. Соединения хрома (II) - сильные восстановители; переходят в соединения хрома (III) под действием кислорода воздуха.
Оксид хрома (II) CrO – кристаллическое вещество красного или черного цвета, при обычной температуре устойчив на воздухе, выше 100°С окисляется:
4CrO + O2 = 2Cr2O3.
Гидроксид хрома (II) Cr(OH)2 – вещество коричневого или желтого цвета, плохо растворяется в воде, проявляет основные свойства, реагирует с кислотами, образуя соли хрома (II) синего цвета:
Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2H2O
4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3
Все соли хрома (II) – сильные восстановители:
2CrCl2 + 2HCl → 2CrCl3 + H2
4CrCl2 + O2 + 4HCl → 4CrCl3 + 2H2O
Соединения хрома
Соединения трёхвалентного хрома
Оксид хрома (III) Cr2O3 – зелёный, нерастворимый в воде порошок.
Химически инертен. В воде, кислотах и щелочах не растворяется. С трудом растворяется в сильных кислотах при длительном нагревании.
Может быть получен при прокаливании гидроксида хрома (III) или дихроматов калия и аммония:
2Cr(OH)3 –t°→ Cr2O3 + 3H2O
4K2Cr2O7 –t°→ 2Cr2O3 + 4K2CrO4 + 3O2
(NH4)2Cr2O7 –t°→ Cr2O3 + N2+ 4H2O
Амфотерный оксид. При сплавлении Cr2O3 со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения хрома со степенью окисления (+3) :
Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2(хромит) + H2O
Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2
Cr2O3 + 3K2S2O7 → Cr2(SO4)3 + 3K2SO4
При сплавлении со смесью щёлочи и окислителя получают соединения хрома в степени окисления (+6) - хроматы:
2Cr2O3 + 4KOH + KClO3 → 2KCrO4+ KCl + 2H2O
Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3 - нерастворимое в воде вещество серо-зелёного цвета.
Образуется при действии щелочей или водного раствора аммиака на растворы солей хрома:
Cr2(SO4)3 + 6NaOH → 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4
CrCl3 + 3NH3 + 3H2O = Cr(OH)3 ↓ + 3NH4Cl
или при пропускании углекислого газа через щелочной раствор гексагидроксохромата (III) натрия:
Na3[Cr(OH)6] + 3СО2 = Cr(OH)3 + 3NaHCO3.
Обладает амфотерными свойствами - растворяется как в кислотах, так и в щелочах:
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 6H2O
Cr(OH)3 + KOH → K[Cr(OH)4]
или при сплавлении Cr(OH)3 + KOH →KCrO2+2H2O
Соли хрома (III) имеют фиолетовую или тёмно-зелёную окраску.
Соли хрома (III)Хром в степени окисления +3 образует два типа солей, в которые входит в состав катиона и аниона.
Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой разрушаются:
NaCrO2 + HCl + H2O = Cr(OH)3 + NaCl;
в избытке кислоты:
NaCrO2 + 4HCl = CrCl3 + NaCl + 2H2O.
Соединения Cr (III) могут проявлять и окислительные, и восстановительные свойства:
Cr3+ – восстановитель
2Cr+3Cl3 + 16NaOH + 3Br2 → 2Na2Cr+6O4+6NaBr + 6NaCl + 8H2O
2CrCl3 + 3H2O2 + 10 KOH = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O
Cr3+ – окислитель
Zn + 2Cr+3Cl3 → 2Cr+2Cl2 + ZnCl2
2CrCl3 + 3Zn + 4HCl = 2CrCl2 + 3ZnCl2 + 2H2
Соединения шестивалентного хрома
Оксид хрома (VI) CrO3 - ярко-красные кристаллы, растворимые в воде.
Очень сильный окислитель. Проявляет кислотные свойства.
Растворяется в воде, образуя хромовые кислоты:
CrO3 + H2O = H2CrO4,
2CrO3 + H2O = H2Cr2O7.
В растворе хромовых кислот существует равновесие:
2H2CrO4 = H2Cr2O7 + H2O.
При разбавлении раствора равновесие смещается в сторону образования
хромовой кислоты.
Реагирует с основными оксидами и основаниями:
CrO3 + BaO = BaCrO4,
CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O
Оксид хрома (VI) – очень сильный окислитель, окисляет фосфор, углерод и
серу, многие органические вещества, например:
4CrO3 + 3C = 2Cr2O3 + 3CO2;
4CrO3 + C2H5OH + 6H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 2CO2 + 9H2O.
Получают из хромата (или дихромата) калия и H2SO4(конц.).
K2CrO4 + H2SO4 → CrO3 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + H2SO4 → 2CrO3 + K2SO4 + H2O
2CrO42- + 2H+ ––––––––––––
––––––––––––→ Cr2O72- + H2O
Соединения шестивалентного хрома
В кислой среде желтые хроматы превращаются в оранжевые дихроматы Cr2O72-:
2K2CrO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:
K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + H2O
Соли хрома (VI) – сильные окислителиВосстанавливаются до соединений хрома (III).
В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III):
K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + H2O = 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 2KOH
В щелочной среде – комплекс [Cr(OH)6]3-:
2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2KOH + 2H2O = 2K3[Cr(OH)6] + 3S + 6NH3.
В кислой среде - соли хрома (III):
K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2O;
K2Cr2O7 + 3NaNO2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4H2O
K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
Применение хрома и его соединений
• Хром используется в качестве легирующей добавки в различных сортах сталей. Хром придает сталям твердость и прочность. Из хромсодержащих сталей изготавливают лопатки газовых турбин и детали реактивных двигателей. Применяется для хромирования изделий.
• Оксид хрома (II) применяется в качестве адсорбента для очистки углеводородов от кислорода.
• Оксид хрома (III) служит пигментом лаков и красок, применяется в качестве абразивного материала.
• Дихромат калия используется в качестве окислителя в органическом синтезе, протравы при крашении, компонентов состава для спичек, ингибиторов коррозии металлов и сплавов.
• Хромкалиевые квасцы применяют для дубления кож.