лаба 22. Лабораторная работа 22. Хром. Ст гр Хб 109. Леденёв С. А. Проверил Проф. Орлин Н. А. Владимир 2010
 Скачать 26.95 Kb.
|
|
Федеральное агенство по образованию Р Ф. Владимирский государственный университет. Кафедра Химии. Лабораторная работа №22. ХРОМ. Выполнил: Ст.гр Хб – 109. Леденёв С.А. Проверил: Проф. Орлин Н.А. Владимир 2010. Теоретическое введение Природный хром состоит из четырех стабильных изотопов, мо либден — из семи, вольфрам — из пяти. Большое число радиоак тивных изотопов получено искусственно. В виде простых веществ хром, молибден и вольфрам — серовато-белые блестящие металлы. Устойчивые в обыч ных условиях модификации Сг, Мо и W имеют структуру объемно-центрированного куба. Вольфрам является самым тугоплавким из металлов. В ряду Сг—Мо—W наблюдается повышение температуры плавления и теп лоты атомизации (возгонки), что объясняют усилением в металли ческом кристалле ковалентной связи, возникающей за счет d-электронов. На свойства металлов в большой степени влияют примеси. Так, технический хром — один из самых твердых металлов, в то время как чистый хром пластичен. Как и в других подгруппах d-элементов, с ростом порядкового номера элемента в ряду Сг—Мо—W химическая активность заметно понижается. Так, хром вытесняет водород из разбавленных НС1 и H2S04, тогда как вольфрам растворяется лишь в горячей смеси пла виковой и азотной кислот: Э + 2HN03 + 8HF = H2WO 4 + 2NO + 4Н20 За счет образования анионных комплексов ЭО42-| молибден и воль фрам взаимодействуют также при сплавлении со щелочами в присут ствии окислителя: Э + 3NaN03 + 2NaOH = Na2Э04 + 3NaN02 + H20 В концентрированных HN03 и H2S04 хром пассивируется. При на гревании, в особенности в мелкораздробленном состоянии, Сг, Мо и W довольно легко окисляются многими неметаллами, например сгорают в кислороде: 2Сг (к) + 3/202 (г) = Сг203 (к), . При этом образуются оксид хрома (III) и оксиды молибдена (VI) и вольфрама (VI), что соответствует устойчивым степеням окисления Сг и Мо, W. Хром легко пассивируется, поэтому широко используется в ка честве гальванических защитных покрытий и для получения коррозионностойких сталей. Молибден применяется для изготовления химической аппаратуры, вольфрам — в электротехнической про мышленности (в частности, для производства ламп накаливания). Молибден и вольфрам применяются в качестве катализаторов. Соединения хрома. d-элементы, особенно элементы 4-го периода, пере менной валентности и поэтому образуют несколько раз личных оксидов и гидроксидов. Хром образует три сравнительно устойчивых оксида: СгО, Сг203, Сг03 и три соответствующих им гидроксида: Сг(ОН)2 Сг(ОН)3, Н2Сг04. Степень окисле ния (заряд) иона хрома в ряду гидроксидов последова тельно увеличивается, а радиус уменьшается: Сг2+— 0,83; Сг3+—0,64, Сг6+—0,52. В результате увеличения заряда и уменьшения радиу са поляризующие свойства иона хрома увеличиваются, связи Сг—0 все более переходят из ионной в ковалентную полярную (самый ковалентный характер носит связьCr—О в Cr03 и Н2СгО4); поэтому основной характер ок сидов и гидроксидов ослабевает, а кислотный — усили вается. Действительно, Сг(ОН)2—типичное основание, Сг(ОН)3 — амфотерный гидроксид, а Н2Сг04—типич ная кислота. Соединени хрома (II) У хрома степень окис ления +3 является наиболее устойчивой. Координационное число хрома (III) равно шести, поэтому его комплексы (структурные еди ницы) имеют форму октаэдра. Большинство соединений Сг (III) интенсивно окрашено. Оксид хрома (III) Сг203 —темно-зеленый порошок, а в кри сталлическом состоянии — черный с металлическим блеском. Струк тура Сг203 соответствует октаэдро-тетраэдрической координации атомов Оксид хрома (III) тугоплавок (т. пл. 2265° С), химически инертен. В воде, кислотах и щелочах не растворяется. Его амфотерная природа проявляется при сплавлении с соответствующими соединениями. Так, при сплав лении Сг203 с дисульфатом калия образуется сульфат хрома (III): Cr203 + 3K2S207 = Cr2(S04)3 + 3K2S04 А при сплавлении Cr203 со щелочами и соответствующими ос новными оксидами образуются оксохроматы (III), называемые хро митами: 2КОН + Cr2O3 = 2КСг02 + Н20 Оксохроматы (III) d-элементов типа М (Сг02)2 являются коор динационными полимерами, т. е. смешанными оксидами (типа шпинели), В их кристаллах атомы М (II) находятся в тетраэдричеcком, а атомы Сг (III) в октаэдрическом окружении атомов кислоро да. Смешанным оксидом Сг (III) и Fe (II) является природный хро мит — хромистый железняк FeCr204. Осаждаемый из растворов серо-синий гидроксид Сг(ОН)3 Сг3+ + ЗОН- = Cr(OH)3 имеет переменный состав Сг203-nН20. Свежеполученный Сг(ОН)3 (т. е. Сг203-nН20) хорошо растворяется в присутствии кислот и щелочей, которые вызывают разрыв связей в слоистом полимере: Сг(ОН)3 + НЗО+ = [Сг(Н2О)6]3+ Сг(ОН)3 + ЗОН- = [Cr(OH)6]3- Соединения хрома (III) Элементы VI группы со степенью окисления 6+ спо собны образовывать гидроксиды различного состава. Так, окислу СгО3 соответствуют два гидроксида: Сг03 + Н20 = Н2Сг04 — хромовая кислота 2Сг03 + Н20 = Н2Сг207— двухромовая кислота Хромовая кислота образует хроматы, а двухромовая — бихроматы. Хроматы (желтые) могут переходить в дихроматы (оранжевые) и обратно при изменении реакции среды 2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O – оранжевая K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O – желтая Хроматы устойчивы в щелочной среде, а бихроматы в кислой. Двухромовая кислота относится к изополикислотам. В молекулах этого вещества имеется связь Сг—О—Сг. Подобные кислоты образуют и другие d-элементы, в частности Mo, W, а также некоторые f-элементы (В, Si, Ридр.). Сильные окислительные свойства проявляют соединения Сг6+, в частности К2СгО4 и К2Сг2О7 К2Сг207 + 6KJ + 7H2S04 = Cr2(S04)3 + 3J2 + 4K2S04 + 7H20 Хроматы и бихроматы применяются в промышленно сти как окислители и электролиты для хромирования, при дублении кож и т. д. Хроматы, бихроматы - замедли тели коррозии металлов в нейтральной водной среде. Действие этих замедлителей основано на том, что, буду чи сильными окислителями, они переводят защищаемый металл в пассивное состояние. Выполнение работы. Цель работы: изучить основные свойства Хрома. Приборы и реактивы.Метлахская плитка, фарфоровая чашка, железный стержень, стеклянная палочка, асбестовая сетка. Дихромат аммония, сульфат хрома. Диэтиловы эфир, висмутат натрия, едкий натр, дихромат калия. Растворы. Сульфат хрома, хромат калия, дихромат калия, серной кислоты, иодида калия, пероксида волорода, азотной кислоты. Опыт №1. Получение оксида хрома (III). На метлахскую плитку насыпали горкой небольшое количество мелкокристаллического дихромата аммония (NH4)2Cr2O7. Нагрели тонкий железный стержень и горячий конец стержня поместили в оранжевую соль. Через некоторое время наблюдали самопроизвольное разложение соли с образованием темно-зеленого порошка – оксида хрома (III). (NH4)2Cr2O7=Cr2O3+N2+H2O Опыт №2. Получение и свойства гидроксида хрома (III). Смешали в пробирке 4 капли раствора сульфата хрома (III) с 3 каплями раствора гидроксида калия. Выпал осадок грязно-зеленого цвета. Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3+3Na2SO4 Половину осадка вместе с раствором перенесли в другую пробирку. В одну пробирку добавили несколько капель серной кислоты, к другой – гидроксида натрия. В обеих пробирках осадки растворились. 2Cr(OH)3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+6H2O Cr(OH)3+ NaOH=Na[Cr(OH)4] Опыт №3. Переход хромата в дихромат и обратно. К 5 каплям хромата калия прибавили несколько капель 2н. раствора серной кислоты до изменения желтой окраски на оранжевую. Потом прилили к этому раствору раствор едкого калия и наблюдали изменение окраски обратно на желтую. 2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O – оранжевая K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O – желтая Опыт №4. Переход хрома (III) в хром (VI). В пробирку с 5-6 каплями сульфата хрома(III) прилили 2-3 капли раствора серной кислоты и 1 микрошпатель висмутата натрия. Все тщательно перемешали и нагрели. Наблюдали появление оранжевой окраски дихромата натрия. 2Cr2(SO4)3 + 6NaBiO3 + 4H2SO4 = 2Na2Cr2O7 + 3Bi2(SO4)3 + Na2SO4 + 4H2O Опыт № 5. Окислительные свойства соединений хрома с окислительным числом +6 а) Окисление йодида калия В пробирку налили растворы: дихромата калия, серной кислоты, йодида калия. В результате образовался сульфат хрома (III), йод, сульфат калия и вода. K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O б) Окисление соляной кислоты К раствору дихромата калия прибавили концентрированной соляной кислоты. Далее пробирку нагрели до перехода оранжевой окраски в зеленую. K2Cr2O7 + 14HCl = 2CrCl3 + 2KCl + 7H2O + 3Cl2 Опыт № 6 Получение пероксида хрома (реакция открытия хрома) В пробирку налили растворы: дихромата калия, серной кислоты, пероксида водорода, диэтилового эфира. Образовалось перекисное соединение хрома, которое в дальнейшем разложилось. K2Cr2O7 + 4H2O2 + H2SO4 + C4H10O = 2CrO(O2)2 + K2SO4 + 5H2O ? Осадок тёмно-зелёного цвета сам раствор синий. |