Hóa học 12 Bài 34: Crom và hợp chất của 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), t⁰_nc = 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.

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 CrO₄^2-)

Na₂Cr₂O₇ và K₂Cr₂O₇ có màu da cam (màu của ion Cr₂O₇^2-)

+ 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 CrO₄^2- luôn có cả ion Cr₂O₇^2- ở trạng thái cân bằng với nhau:

\(C{r_2}O_7^{2 - } + {H_2}O \Leftrightarrow 2CrO_4^{2 - } + 2{H^ + }\)

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 + H₂SO_4 →  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

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:

\(\begin{array}{l}
2Cr + \frac{3}{2}{O_2} \to C{r_2}{O_3}\\
Sn + {O_2} \to Sn{O_2}\\
 \to n{O_2} = 0,75.0,1 + 0,05 = 0,125mol
\end{array}\)

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 SO₄^{2 –}, chính là do Cr sinh ra

⇒ n_Cr = 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 

\( \to H\%  = \frac{{0,1}}{{0,2}} = 50\% \)

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).