Номер 5, страница 189 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 39. Хром. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 5, страница 189.

Условие.

5. Расскажите о химических свойствах хрома.

Решение.

Решение 2.

Хром ($Cr$) — переходный металл VI группы побочной подгруппы. Электронная конфигурация атома: $[Ar] 3d^5 4s^1$. Для хрома характерны степени окисления +2, +3, +6.

В ряду активности металлов хром стоит до водорода, являясь металлом средней активности. Однако при обычных условиях хром химически инертен, так как его поверхность покрыта тонкой, прочной и прозрачной оксидной плёнкой ($Cr_2O_3$), которая защищает металл от дальнейшего окисления (пассивация).

Взаимодействие с простыми веществами

Хром вступает в реакции с неметаллами при высоких температурах (в порошкообразном состоянии реакции идут легче).

• С кислородом: при комнатной температуре хром пассивируется. При нагревании свыше 600°C сгорает с образованием оксида хрома(III):
  $4Cr + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Cr_2O_3$

• С галогенами: при нагревании хром реагирует с хлором, бромом и иодом, образуя галогениды хрома(III). С фтором реагирует при комнатной температуре.
  $2Cr + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2CrCl_3$

• С серой: при сплавлении образует сульфид хрома(III):
  $2Cr + 3S \xrightarrow{t} Cr_2S_3$

• С азотом, углеродом, кремнием, бором: при очень высоких температурах образует соответственно нитриды, карбиды, силициды и бориды.
  $2Cr + N_2 \xrightarrow{t>800°C} 2CrN$

Ответ: Хром реагирует с большинством неметаллов (кислородом, галогенами, серой, азотом и др.) при высоких температурах, образуя соединения, где хром чаще всего проявляет степень окисления +3.

Взаимодействие со сложными веществами

• С водой: из-за пассивации хром не реагирует с холодной или кипящей водой. Реагирует с водяным паром при температуре красного каления:
  $2Cr + 3H_2O \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + 3H_2\uparrow$

• С кислотами-неокислителями (например, разбавленные $HCl$ и $H_2SO_4$): хром растворяется с выделением водорода и образованием солей хрома(II) голубого цвета. Эти соли являются сильными восстановителями и на воздухе быстро окисляются до солей хрома(III) зелёного цвета.
  $Cr + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2\uparrow$
  $4CrCl_2 + O_2 + 4HCl \rightarrow 4CrCl_3 + 2H_2O$

• С кислотами-окислителями (концентрированные $H_2SO_4$ и $HNO_3$): на холоде эти кислоты пассивируют хром. При нагревании реакция идёт с образованием солей хрома(III).
  $2Cr + 6H_2SO_4 \text{ (конц.)} \xrightarrow{t} Cr_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O$
  $Cr + 6HNO_3 \text{ (конц.)} \xrightarrow{t} Cr(NO_3)_3 + 3NO_2\uparrow + 3H_2O$

• Со щелочами: хром не реагирует с растворами щелочей.

• С солями: хром вытесняет менее активные металлы из растворов их солей.
  $Cr + CuSO_4 \rightarrow CrSO_4 + Cu$

Ответ: Хром реагирует с разбавленными кислотами-неокислителями с образованием солей Cr(II), а с концентрированными кислотами-окислителями при нагревании — с образованием солей Cr(III). С водой реагирует только при очень высокой температуре. Не реагирует со щелочами.

Свойства соединений хрома в разных степенях окисления

Химические свойства соединений хрома сильно зависят от его степени окисления.

• Соединения Cr(II): оксид $CrO$ и гидроксид $Cr(OH)_2$ проявляют основные свойства. Являются сильными восстановителями.
  $CrO + 2H^+ \rightarrow Cr^{2+} + H_2O$

• Соединения Cr(III): оксид $Cr_2O_3$ и гидроксид $Cr(OH)_3$ являются амфотерными, то есть реагируют и с кислотами, и со щелочами.
  Реакция с кислотой: $Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$
  Реакция со щелочью (сплавление): $Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{t} 2NaCrO_2 + H_2O$

• Соединения Cr(VI): оксид $CrO_3$ (хромовый ангидрид) является кислотным оксидом. Ему соответствуют две кислоты: хромовая $H_2CrO_4$ и дихромовая $H_2Cr_2O_7$. Соединения хрома(VI) (хроматы и дихроматы) — сильные окислители, особенно в кислой среде.
  $K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 + 3Na_2SO_3 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2SO_4 + K_2SO_4 + 4H_2O$

Ответ: Свойства соединений хрома изменяются от основных (для Cr(II)) через амфотерные (для Cr(III)) к кислотным (для Cr(VI)). Соединения Cr(II) являются сильными восстановителями, а соединения Cr(VI) — сильными окислителями.