Номер 5, страница 239 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.5. Как получить из хрома его высший оксид? Запишите уравнения реакций.

Решение

Высший оксид хрома — это оксид хрома(VI) с формулой $CrO_3$. Хром находится в VI группе периодической системы, и его высшая степень окисления равна +6.

Получить оксид хрома(VI) прямым окислением металлического хрома кислородом невозможно, так как при этом образуется наиболее устойчивый оксид хрома(III) ($Cr_2O_3$):

$4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cr_2O_3$

Поэтому для получения высшего оксида хрома используют многостадийный синтез. Процесс можно осуществить по следующей схеме:

1. Окисление хрома до оксида хрома(III).
Сначала металлический хром сжигают в кислороде для получения оксида хрома(III):
$4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cr_2O_3$

2. Перевод оксида хрома(III) в хромат щелочного металла.
Далее оксид хрома(III) сплавляют со щелочью (или карбонатом щелочного металла) в присутствии сильного окислителя (например, кислорода воздуха, нитрата или хлората калия). В результате хром(III) окисляется до хрома(VI) с образованием хромата, например, хромата натрия:
$2Cr_2O_3 + 8NaOH + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 4Na_2CrO_4 + 4H_2O$

3. Получение дихромата из хромата.
Полученный раствор хромата натрия подкисляют серной кислотой. В кислой среде желтый хромат-ион переходит в оранжевый дихромат-ион:
$2Na_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + Na_2SO_4 + H_2O$

4. Получение оксида хрома(VI).
На заключительном этапе к концентрированному раствору дихромата натрия добавляют концентрированную серную кислоту. Серная кислота является сильным водоотнимающим средством и приводит к выделению оксида хрома(VI) в виде тёмно-красных кристаллов.
$Na_2Cr_2O_7 + 2H_2SO_4 (\text{конц.}) \rightarrow 2CrO_3 \downarrow + 2NaHSO_4 + H_2O$

Таким образом, получение высшего оксида хрома из металлического хрома — это многостадийный процесс, включающий последовательное окисление хрома до степени окисления +6 и последующее выделение оксида.

Ответ: Высший оксид хрома $CrO_3$ получают из металлического хрома в несколько стадий. Уравнения реакций одной из возможных последовательностей:
1) $4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2Cr_2O_3$
2) $2Cr_2O_3 + 8NaOH + 3O_2 \xrightarrow{t^\circ} 4Na_2CrO_4 + 4H_2O$
3) $2Na_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + Na_2SO_4 + H_2O$
4) $Na_2Cr_2O_7 + 2H_2SO_4 (\text{конц.}) \rightarrow 2CrO_3 \downarrow + 2NaHSO_4 + H_2O$