Номер 1, страница 189 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 39. Хром. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 1, страница 189.

Условие.

1. Дайте характеристику химического элемента хрома.

Решение.

Решение 2.

Хром ($Cr$) — химический элемент 6-й группы (побочной подгруппы), четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Простое вещество хром — твёрдый голубовато-белый металл.

1. Положение в периодической системе и строение атома

• Порядковый номер: 24
• Период: 4
• Группа: VI B (6-я группа, побочная подгруппа)
• Атомная масса: $A_r(Cr) \approx 51,996$ а.е.м.
• Состав ядра: Заряд ядра $+24$, что соответствует 24 протонам ($p^+$). Наиболее распространённый изотоп $^{52}Cr$ содержит $52 - 24 = 28$ нейтронов ($n^0$).
• Электронное строение: В атоме хрома 24 электрона. Электронная конфигурация имеет особенность, называемую "провалом" или "проскоком" электрона: один электрон с 4s-подуровня переходит на 3d-подуровень для создания более энергетически выгодной, наполовину заполненной 3d-орбитали.
  Полная электронная формула: $_{24}Cr \quad 1s^22s^22p^63s^23p^63d^54s^1$.
  Сокращенная электронная формула: $[Ar]3d^54s^1$.
• Валентные электроны: 6 валентных электронов ($3d^54s^1$), которые определяют его химические свойства и максимальную степень окисления +6.

2. Характеристика простого вещества

Хром как простое вещество — это тугоплавкий, твёрдый и блестящий металл серебристо-голубого цвета.

• Физические свойства: один из самых твёрдых чистых металлов, температура плавления $1907\,^{\circ}\text{C}$. Обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря пассивации — образованию на поверхности тонкой и прочной оксидной плёнки $Cr_2O_3$.
• Химические свойства:
  • При нормальных условиях химически инертен (из-за пассивации).
  • При нагревании реагирует со многими неметаллами:
    с кислородом: $4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Cr_2O_3$
    с галогенами: $2Cr + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2CrCl_3$
    с серой: $2Cr + 3S \xrightarrow{t} Cr_2S_3$
  • Взаимодействует с разбавленными кислотами (HCl, H₂SO₄), вытесняя водород и образуя соли хрома(II):
    $Cr + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2\uparrow$
  • Концентрированными азотной и серной кислотами на холоде пассивируется. При нагревании реагирует, образуя соли хрома(III):
    $2Cr + 6H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} Cr_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O$

3. Степени окисления и свойства соединений

Для хрома наиболее характерны степени окисления +2, +3 и +6.

• Степень окисления +2:
  • Оксид хрома(II) $CrO$ — основный оксид, чёрного цвета. Реагирует с кислотами:
    $CrO + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2O$
  • Гидроксид хрома(II) $Cr(OH)_2$ — основание, жёлтого цвета. Проявляет сильные восстановительные свойства, легко окисляется на воздухе.
  • Соли хрома(II) (например, $CrCl_2$) — сильные восстановители, неустойчивы на воздухе.

• Степень окисления +3:
  • Оксид хрома(III) $Cr_2O_3$ — амфотерный оксид, тугоплавкий порошок зелёного цвета. Реагирует и с кислотами, и со щелочами (при сплавлении):
    $Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$
    $Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} 2NaCrO_2 + H_2O$
  • Гидроксид хрома(III) $Cr(OH)_3$ — амфотерный гидроксид серо-зелёного цвета.
    $Cr(OH)_3 + 3HCl \rightarrow CrCl_3 + 3H_2O$
    $Cr(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Cr(OH)_4]$ (в растворе)
  • Соли хрома(III) (например, $Cr_2(SO_4)_3$) — наиболее устойчивые соединения хрома.

• Степень окисления +6:
  • Оксид хрома(VI) $CrO_3$ — кислотный оксид, тёмно-красные кристаллы. Сильный окислитель.
    $CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2CrO_4$ (хромовая кислота)
    $2CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2Cr_2O_7$ (дихромовая кислота)
  • Кислоты и соли: Соединения хрома(VI) существуют в виде солей двух кислот:
    • Хроматы (соли хромовой кислоты $H_2CrO_4$), например, хромат калия $K_2CrO_4$ (жёлтого цвета).
    • Дихроматы (соли дихромовой кислоты $H_2Cr_2O_7$), например, дихромат калия $K_2Cr_2O_7$ (оранжевого цвета).

    Хроматы и дихроматы могут переходить друг в друга в зависимости от pH среды:
    $2CrO_4^{2-} (\text{жёлтый}) + 2H^+ \rightleftharpoons Cr_2O_7^{2-} (\text{оранжевый}) + H_2O$
    В кислой среде преобладают дихроматы, в щелочной — хроматы.

  • Все соединения хрома(VI) — сильные окислители, особенно в кислой среде. Их токсичность очень высока.

Ответ: Представлена развернутая характеристика химического элемента хрома, включающая его положение в периодической системе, строение атома, физические и химические свойства простого вещества, а также свойства его основных соединений в степенях окисления +2, +3 и +6.