Номер 1, страница 194 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 40. Соединения хрома. Зависимость кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств от степени окисления металла. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 1, страница 194.

Условие.

1. Какие соединения хрома(III) вам известны? Приведите примеры веществ и опишите их свойства.

Решение.

Решение 2.

Хром(III) является наиболее устойчивой степенью окисления для хрома. Соединения хрома(III) многочисленны и разнообразны по своим свойствам. В большинстве случаев они окрашены в зеленый, фиолетовый или сине-зеленый цвета. Ключевой особенностью соединений хрома(III) является их амфотерность.

Оксид хрома(III) - $Cr_2O_3$

Это тугоплавкое твердое вещество темно-зеленого цвета, обладающее высокой твердостью. В природе встречается как минерал эсколаит. В промышленности его используют как пигмент (хромовая зелень), абразив (в составе пасты ГОИ) и катализатор во многих органических реакциях.

Свойства:

• Проявляет амфотерные свойства, но является химически инертным. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами и щелочами при обычных условиях.
• Взаимодействует только с концентрированными кислотами при длительном нагревании:
  $Cr_2O_3 + 6HCl_{(конц.)} \xrightarrow{t} 2CrCl_3 + 3H_2O$
• При сплавлении реагирует со щелочами, образуя хромиты:
  $Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} 2NaCrO_2 + H_2O$
• Может быть восстановлен до металлического хрома более активными металлами (алюмотермия):
  $Cr_2O_3 + 2Al \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 2Cr$

Гидроксид хрома(III) - $Cr(OH)_3$

Представляет собой аморфный осадок серо-зеленого или серо-голубого цвета, практически нерастворимый в воде. Получают его действием щелочей на растворы солей хрома(III):
$CrCl_3 + 3NaOH \rightarrow Cr(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Свойства:

• Ярко выраженный амфотерный гидроксид. Легко реагирует как с кислотами, так и с щелочами.
• Реакция с кислотами приводит к образованию солей хрома(III):
  $2Cr(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 6H_2O$
• Реакция с водными растворами щелочей ведет к образованию комплексных солей - гидроксохроматов(III), имеющих изумрудно-зеленую окраску:
  $Cr(OH)_3 + 3KOH_{(конц.)} \rightarrow K_3[Cr(OH)_6]$
• При сплавлении со щелочами, как и оксид, образует хромиты:
  $Cr(OH)_3 + NaOH \xrightarrow{сплавление} NaCrO_2 + 2H_2O$
• При нагревании разлагается на оксид и воду:
  $2Cr(OH)_3 \xrightarrow{t} Cr_2O_3 + 3H_2O$

Соли хрома(III)

Соли хрома(III) обычно представляют собой кристаллические вещества, цвет которых (чаще всего зеленый или фиолетовый) зависит от строения внутренней координационной сферы комплексного иона хрома. Например, ион гексааквахрома(III) $[Cr(H_2O)_6]^{3+}$ окрашивает растворы в фиолетовый цвет, а при замещении молекул воды на анионы (например, $Cl^−$) образуются комплексы вроде $[Cr(H_2O)_4Cl_2]^+$ зеленого цвета. Водные растворы солей хрома(III) имеют кислую среду из-за гидролиза по катиону.

Примеры солей:

• Хлорид хрома(III) ($CrCl_3$): Безводная соль имеет вид фиолетовых кристаллов, очень медленно растворяющихся в воде. Гидрат $CrCl_3 \cdot 6H_2O$ - темно-зеленое, хорошо растворимое вещество.
• Сульфат хрома(III) ($Cr_2(SO_4)_3$): Существует в виде нескольких кристаллогидратов, наиболее известен фиолетовый $Cr_2(SO_4)_3 \cdot 18H_2O$. Широко применяется в кожевенной промышленности для дубления кож.
• Нитрат хрома(III) ($Cr(NO_3)_3 \cdot 9H_2O$): Темно-фиолетовые кристаллы, хорошо растворимые в воде.
• Хромокалиевые квасцы ($KCr(SO_4)_2 \cdot 12H_2O$): Двойная соль, образует крупные темно-фиолетовые кристаллы.

Комплексные соединения хрома(III)

Ион $Cr^{3+}$ склонен к образованию многочисленных и очень устойчивых комплексных соединений, в которых его координационное число чаще всего равно 6 (октаэдрическая геометрия). Окраска комплексов сильно зависит от природы лигандов.

Примеры:

• $[Cr(H_2O)_6]^{3+}$ - ион гексааквахрома(III) (фиолетовый)
• $[Cr(OH)_6]^{3-}$ - ион гексагидроксохромата(III) (изумрудно-зеленый)
• $[Cr(NH_3)_6]^{3+}$ - ион гексаамминхрома(III) (желтый)
• $[Cr(H_2O)_4Cl_2]^+$ - ион дихлоротетрааквахрома(III) (зеленый)

Ответ:

К известным соединениям хрома(III) относятся оксид хрома(III) ($Cr_2O_3$), гидроксид хрома(III) ($Cr(OH)_3$), разнообразные соли (например, хлорид $CrCl_3$, сульфат $Cr_2(SO_4)_3$) и многочисленные комплексные соединения (например, ионы $[Cr(H_2O)_6]^{3+}$ и $[Cr(OH)_6]^{3-}$). Ключевыми свойствами этих соединений являются: амфотерность для оксида и гидроксида (способность реагировать и с кислотами, и с щелочами), склонность к гидролизу и комплексообразованию для солей, а также характерная зеленая или фиолетовая окраска большинства из них.