Дослід 3. Перехід хромату у дихромат і навпаки

3.1. До розчину хромату калію додають сульфатну кислоту. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції.

3.2. До розчину дихромату калію додають розчин лугу. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції.

Дослід 4. Окиснення сполук хрому (ІІІ)

До 2-3 мл розчину солі хрому (ІІІ) додають 4-5 мл розчину лугу (до розчинення утвореного спочатку осаду), 4-5 мл 3% розчину перекису гідрогену і обережно нагрівають до кипіння. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції.

Дослід 5. Окиснювальні властивості сполук хрому (VI)

До 5 мл розчину дихромату калію, підкисленого 2 н. розчином сульфатної кислоти (1 мл), додати розчин сульфіту натрію. Спостерігають зміну забарвлення. Замість сульфіту натрію, як відновника, можна використати нітрит натрію або сульфат феруму (ІІ). Складіть рівняння реакції.

МЕТОДИЧНІ ПОРАДИ

Хром відноситься до перехідних елементів і знаходиться в побічній підгрупі VІ групи періодичної системи елементів.

Відповідно з електронною формулою 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵ хром може мати ступінь окиснення від +1 до +6. Але найбільш стійкі сполуки хрому ті, де він має ступінь окиснення +2, +3 і +6. У створенні хімічного зв’язку приймають участь не тільки електрони зовнішнього рівня, але й п’ять електронів - підрівня другого зовні рівня.

У вільному стані хром не зустрічається, а лише в сполуках. Основними мінералами є хроміт FeCr₂O₄ (або FeO∙Cr₂O₃), крокоїт PbCrO₄ (або PbO∙CrO₃).

Металічний хром отримують відновленням оксиду хрому (ІІІ) при нагріванні з алюмінієм (алюмотермія), силіцієм, кальцієм, гідрогеном, а також електролізом солей хрому, наприклад:

Cr₂O₃ + Al = 2Cr + Al₂O₃

CrCl₃ Cr³⁺ + 3Cl^-

на катоді відновлення Сr⁺³ + 3e^- = Cr^o

на аноді окиснення 2Cl^- - 2e^- = Cl₂ ^o

У стані найнижчого ступеню окиснення хром проявляє металічні властивості, тоді як у стані вищих ступеней окиснення – металоїдні.

Так, оксид хрому (ІІ) CrO – типовий основний оксид, а Cr₂O₃ (оксид хрому ІІІ) – амфотерний і CrO₃ (оксид хрому VI) – ангідрид хромових кислот.

На поверхні хрому утворюється оксидна плівка Cr₂O₃.Тому хром стійкий по відношенню до повітря і води. В розбавлених розчинах хлорогідрогенної і сульфатної кислот хром реагує тільки після розчинення оксидної плівки.

Cr + 2HCl = СrCl₂+ H₂↑

У нітратній і концентрованій сульфатній кислотах хром пасивується.

При високій температурі хром горить в кисні.

Розжарений хром реагує з парою води:

2Cr + 3H₂O Cr₂O₃ + 3H₂

Хром при нагріванні взаємодіє з галогенами, сульфуром, нітратом, фосфором, карбоном, силіцієм, наприклад:

Cr + Si = CrSi

При високій температурі хром реагує з киснем і утворюється оксид Cr₂O₃, який за твердістю наближається до корунду.

В лабораторії оксид хрому (ІІІ) отримують при нагріванні гідроксиду Cr(OH)₃ або дихромата амонію (NH₄)₂Cr₂O₇, а також іншими методами:

2Cr(OH)₃ = Cr₂O₃ + 3H₂O

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃^t = Cr₂O₃ + 3Na₂SO₄ + 3CO₂↑

Оксид хрому з водою не реагує, але йому відповідає гідроксид хрому (ІІІ) – Cr(OH)₃. Його отримують дією лугів на розчини солей хрому (ІІІ): CrCl₃ + 3NaOH = Cr(OH)₃↓ + 3NaCl.

Оксид хрому (ІІІ) і його гідроксид мають амфотерні властивості:

2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Cr(OH)₃ + NaOH = Na[Cr(OH)₄]

При сплавленні Cr(OH)₃ з лугами отримують метахромити або ортохромити:

Cr(OH)₃ + NaOH = NaCrO₂ + 2H₂O

Cr(OH)₂ + 3NaOH = Na₃CrO₃ +3H₂O

Хром в стані окиснення +3 може бути відновником. Він легко окиснюється в лужному середовищі хлором, бромом, пероксидом гідрогену з утворенням хроматів:

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

Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O + 1ONaOH = 3Na₂SO₄ + 2Na₂CrO₄ + 8H₂O

Вищим оксидом є хромовий ангідрид CrO₃, який отримують дією надлишку концентрованої сульфатної кислоти на концентрований розчин хромату або дихромату:

K₂CrO₄ + H₂SO₄ = CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ = 2CrO₃ + K₂SO₄ + H₂O

Кислотний оксид хрому (VI) CrO₃розчиняється у воді і утворює хромову H₂CrO₄ і дихромову H₂Cr₂O₇ кислоти. Солі цих кислот – хромати і дихромати – стійкі сполуки.

Водні розчини хроматів мають лужну реакцію, а дихромати – кислу. Тому в кислому середовищі хромати переходять в дихромати:

2K₂CrO₄ + H₂SO₄ = K₂Cr₂O₇ + H₂O

і жовте забарвлення розчину змінюється на помаранчеве, а в лужному дихромати переходять в хромати і розчин стає жовтим:

K₂Cr₂O₇ + KOH = 2K₂CrO₄ + H₂O

Сполуки хрому (VI) в кислому середовищі – сильні окисники:

K₂Cr₂O₇ + 3Na₂SO₃ + 7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 7H₂O.

Л А Б О Р А Т О Р Н А Р О Б О Т А № 13

МАНГАН ТА ЙОГО СПОЛУКИ

Запитання і задачі :

1. Дати хімічну характеристику мангану виходячи із будови його атому.

2. Які оксиди утворює манган? Написати формули оксидів і гідроксидів мангану, звернувши увагу на їх хімічні властивості.

3. Написати рівняння окисно-відновних реакцій перетворення перманганату калію KMnO₄ в кислому, лужному і нейтральному середовищах.

4. Закінчити рівняння реакції Mn(OH)₂ + Br₂ + NaOH = MnO₂ … 5. Чому оксид мангану (IV) може проявляти окисні і відновні властивості? Складіть рівняння реакцій:

MnO₂ + KІ + H₂SO₄ =

MnO₂ + KNO₃ + KOH =

6. Визначити масу і об’єм хлору (н.у.) при дії хлорогідрогенної кислоти на 45 кг КMnO₄.

7. Скільки грамів KMnO₄ потрібно взяти для повного окиснення FeSO₄ в кислому середовищі? Закінчити рівняння реакції:

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ =

Проведення дослідів

Дослід 1. Одержання і властивості гідроксиду мангану (ІІ)

1.1. Наливають у пробірку 5-6 мл розчину солі двовалентного мангану і прибавляють розчин лугу до утворення білого осаду, який ділять на чотири пробірки.

Першу пробірку залишають стояти на повітрі. Звертати увагу на зміну забарвлення осаду.

У другу пробірку додають надлишок лугу і бромну воду. Відмічають зміну кольору осаду.

1.2. Вміст двох пробірок, що залишились, використовують для вивчення хімічного характеру осаду. Для цього в одну пробірку додають кислоту, а в іншу – луг.

Записують рівняння хімічних реакцій.