Номер 8, страница 239 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

9.8. Почему хромовую и двухромовую кислоты не удаётся выделить в индивидуальном виде?

Почему хромовую и двухромовую кислоты не удаётся выделить в индивидуальном виде?

Решение

Хромовую кислоту ($H_2CrO_4$) и двухромовую (или дихромовую) кислоту ($H_2Cr_2O_7$) невозможно выделить в чистом, индивидуальном виде, поскольку они являются крайне нестабильными соединениями и существуют исключительно в водных растворах. Попытки их выделения приводят к их разложению на оксид хрома(VI) и воду.

Подробное объяснение включает следующие ключевые моменты:

1. Существование в равновесии. В водных растворах соединения хрома в степени окисления +6 находятся в сложном подвижном равновесии, которое сильно зависит от pH среды. Основными участниками этого равновесия являются хромат-ионы ($CrO_4^{2-}$), гидрохромат-ионы ($HCrO_4^-$) и дихромат-ионы ($Cr_2O_7^{2-}$).

• В щелочной и нейтральной среде преобладают желтые хромат-ионы $CrO_4^{2-}$.
• При подкислении раствора (увеличении концентрации ионов $H^+$) равновесие смещается в сторону образования оранжевых дихромат-ионов $Cr_2O_7^{2-}$:

$2CrO_4^{2-} \text{ (желтый)} + 2H^+ \rightleftharpoons 2HCrO_4^- \rightleftharpoons Cr_2O_7^{2-} \text{ (оранжевый)} + H_2O$

Сами кислоты, $H_2CrO_4$ и $H_2Cr_2O_7$, являются лишь гидратированными формами оксида хрома(VI) ($CrO_3$) и существуют в этом равновесии как недиссоциированные частицы, но их концентрация мала, так как это сильные кислоты.

2. Нестабильность и дегидратация. Главная причина, по которой эти кислоты нельзя выделить, — их склонность к дегидратации (потере воды). Если попытаться сконцентрировать раствор, например, выпариванием воды, чтобы получить твердое вещество, равновесие смещается в сторону образования ангидрида — оксида хрома(VI).

• Разложение хромовой кислоты: $H_2CrO_4 \rightarrow CrO_3 \downarrow + H_2O$
• Разложение двухромовой кислоты: $H_2Cr_2O_7 \rightarrow 2CrO_3 \downarrow + H_2O$

В обоих случаях при удалении воды из системы образуется одно и то же стабильное твердое вещество — оксид хрома(VI) ($CrO_3$), который представляет собой темно-красные кристаллы. Таким образом, вместо ожидаемых кислот выделяется их ангидрид.

Ответ: Хромовую и двухромовую кислоты не удаётся выделить в индивидуальном виде, так как они являются нестабильными соединениями, существующими только в водных растворах в состоянии динамического равновесия. Любая попытка их выделения (например, удалением воды) приводит к их разложению (дегидратации) с образованием их общего стабильного ангидрида — оксида хрома(VI) ($CrO_3$).