1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Crom
a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
– Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d54s1 hay [Ar]3d54s1.
– Ô 24, nhóm VIB, chu kì 4.
b. Tính chất vật lí
– Crom là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng riêng lớn (d = 7,2g/cm3), t0nc = 18900C
– Là kim loại cứng nhất, có thể rạch được thuỷ tinh.
c. Tính chất hóa học
Trong các hợp chất crom có số oxi hoá từ +1 → +6 (hay gặp +2, +3 và +6).
– Tác dụng với Phi kim:
\(\begin{array}{l}
2Cr + 3{O_2} \to 2C{r_2}{O_3}\\
2Cr + 3C{l_2} \to 2CrC{l_3}\\
2Cr + 3S \to C{r_2}{S_3}
\end{array}\)
– Tác dụng với nước:
Cr bền với nước và không khí do có lớp màng oxit rất mỏng, bền bảo vệ ⇒ Mạ crom lên sắt để bảo vệ sắt và dùng Cr để chế tạo thép không gỉ.
– Tác dụng với Axit:
\(\begin{array}{l}
Cr + 2HCl \to CrC{l_2} + {H_2}\\
Cr + {H_2}S{O_4} \to CrS{O_4} + {H_2}
\end{array}\)
– Chú ý: Cr không tác dụng với dung dịch HNO3 hoặc H2SO4 đặc, nguội.
1.2. Hợp chất của Crom
a. Hợp chất Crom (III)
– Crom (III) oxit – Cr2O3
+ Tính chất vật lý: Cr2O3 là chất rắn, màu lục thẩm, không tan trong nước.
+ Tính chất hóa học: Cr2O3 là oxit lưỡng tính:
Cr2O3 + 2NaOH (đặc) → 2NaCrO2 + H2O
Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2
– Crom (III) hiđroxit – Cr(OH)3
+ Tính chất vật lý: Cr(OH)3 là chất rắn, màu lục xám, không tan trong nước
+ Tính chất hóa học:
– Cr(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính:
Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O
Cr(OH)3+ 3HCl → CrCl3 + 3H2O
– Tính khử và tính oxi hoá:
2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2
2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O
b. Hợp chất Crom (VI)
– Crom (VI) oxit – CrO3
+ Tính chất vật lí: CrO3 là chất rắn màu đỏ thẫm.
+ Tính chất hóa học: Là một oxit axit:
CrO3 + H2O → H2CrO4 (axit cromic)
2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 (axit đicromic)
Có tính oxi hoá mạnh: Một số chất hữu cơ và vô cơ (S, P, C, C2H5OH) bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3.
– Muối crom (VI):
+ Tính chất vật lý: Là những hợp chất bền.
Na2CrO4 và K2CrO4 có màu vàng (màu của ion CrO42-)
Na2Cr2O7 và K2Cr2O7 có màu da cam (màu của ion Cr2O72-)
+ Tính chất hóa học: Các muối cromat và đicromat có tính oxi hoá mạnh:
\({K_2}C{r_2}{O_7} + 6FeS{O_4} + 7{H_2}S{O_4} \to 3Fe{(S{O_4})_3} + C{r_2}{(S{O_4})_3} + {K_2}S{O_4} + 7{H_2}O\)
Trong dung dịch của ion CrO42- luôn có cả ion Cr2O72- ở trạng thái cân bằng với nhau:
\(C{r_2}O_7^{2 – } + {H_2}O \Leftrightarrow 2CrO_4^{2 – } + 2{H^ + }\)
2. Bài tập minh họa
2.1. Dạng 1: Phương trình phản ứng
Bài 1: Cho sơ đồ phản ứng:
\(Cr( + C{l_2}) \to X( + KOH, + C{l_2}) \to Y\)
Biết Y là hợp chất của crom. Hai chất X và Y lần lượt là
Hướng dẫn giải
\(\begin{array}{l}
Cr + C{l_2} \to CrC{l_3}(X)\\
CrC{l_3} + Zn \to CrC{l_2} + ZnC{l_2}\\
CrC{l_3} + KOH + C{l_2} \to {K_2}Cr{O_4}(Y) + KCl + {H_2}O
\end{array}\)
Bài 2: Cho sơ đồ chuyển hóa sau:
\({K_2}C{r_2}{O_7}( + FeS{O_4} + {H_2}S{O_4}) \to X( + NaOH) \to Y( + B{r_2} + NaOH) \to Z\)
Biết X, Y và Z là các hợp chất của crom. Hai chất Y và Z lần lượt là
Hướng dẫn giải
– Các phản ứng xảy ra là:
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 (X) + H2O
Cr2(SO4)3 + NaOH dư→ NaCrO2 (Y) + Na2SO4 + H2O
NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 (Z) + NaBr + H2O
2.2. Dạng 2: Xác định lượng chất sau phản ứng
Bài 1: Cho m gam bột crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư) thu được V lít khí H2 (đktc). Mặt khác cũng m gam bột crom trên phản ứng hoàn toàn với khí O2 (dư) thu được 15,2 gam oxit duy nhất. Giá trị của V là
Hướng dẫn giải
\(\begin{array}{l}
4Cr + 3{O_2} \to 2C{r_2}{O_3}\\
0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \leftarrow 0,1\\
Cr + 2HCl \to CrC{l_2} + {H_2}\\
0,2\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,2\\
{V_{{H_2}}} = 4,48(l)
\end{array}\)
Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp X gồm crom và thiếc vào dung dịch HCl dư thu được 3,36 lít H2 (đktc). Số mol O2 cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam X là:
Hướng dẫn giải
X gồm x mol Cr và y mol Sn
Phản ứng với HCl:
Cr + HCl → CrCl2 + H2
Sn + HCl → SnCl2 + H2
\( \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}
{x + y = {n_{{H_2}}} = 0,15\;mol}\\
{52x + 119y = 11,15\;g}
\end{array}} \right.\)
⇒ x = 0,1 mol; y = 0,05 mol
Khi phản ứng với oxi:
\(\begin{array}{l}
2Cr + \frac{3}{2}{O_2} \to C{r_2}{O_3}\\
Sn + {O_2} \to Sn{O_2}\\
\to n{O_2} = 0,75.0,1 + 0,05 = 0,125mol
\end{array}\)
2.3. Dạng 3: Hiệu suất của phản ứng
Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Cr2O3, thu được hỗn hợp Y. Chia hỗn hợp Y thành hai phần bằng nhau.
+ Phần 1 phản ứng vừa đủ 2,5 lít dung dịch H2SO4 0,5M, nóng (không có không khí).
+ Phần 2 phản ứng vừa đủ 3,2 lít dung dịch HNO3 1M, thu được 11,2 lít khí NO (đo ở đktc, sản phẩm khử duy nhất).
Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:
Hướng dẫn giải
\(\begin{array}{l}
{n_{{H_2}S{O_4}}} = 2,5.0,5 = 1,25\;mol\\
{n_{HN{O_3}}} = 3,2.1 = 3,2\;mol\\
nNO = 0,5mol\\
{n_{NO_3^ – }} = 3,2 – 0,5 = 2,7mol\\
{n_{SO_4^{2 – }}} = 1,25mol
\end{array}\)
Ta thấy có sự chênh lệch điện tích NO3– và SO42 –, chính là do Cr sinh ra
⇒ nCr = 1,7 – 1,25. 2 = 0,2 mol
Cr + 4HNO3 → Cr(NO3)3 + NO + 2H2O
0,2 0,8 0,2 0,2
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
0,3 1,2 0,3
2Al + Cr2O3 → Al2O3 + 2Cr
0,2 0,1 0,1 0,2
\( \Rightarrow {n_{A{l_2}{O_3}}} = 0,1\)
Al2O3 + 6HNO3 → 2Al(NO3)3 + 3H2O
0,1 0,6
Cr2O3 + 6HNO3 → 2Cr(NO3)3 + 3H2O
0,1 ← 3,2 – 0,8 – 1,2 – 0,6
\(\begin{array}{l}
\Rightarrow \sum {{n_{C{r_2}{O_3}bd}}} = 0,2\\
\sum {{n_{Al\;bd}}} = 0,5
\end{array}\)
⇒ Hiệu suất tính theo Cr2O3
\( \to H\% = \frac{{0,1}}{{0,2}} = 50\% \)
4. Kết luận
Sau bài học cần nắm:
- Vị trí của Crom trong Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học
- Cấu tạo nguyên tử, tính chất vật lí – hóa học và phương pháp điều chế.
- Tính chất và ứng dụng của một số hợp chất quan trọng của Crom như oxit và muối Crom (III), Crom (VI).