Номер 10, страница 195 - 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 10, страница 195.

Условие.

10. Гидроксид хрома(III) ($Cr(OH)_3$) можно получить действием на раствор сульфата хрома(III) ($Cr_2(SO_4)_3$) растворами гидроксида натрия ($NaOH$), карбоната натрия ($Na_2CO_3$), сульфида натрия ($Na_2S$), аммиака ($NH_3$) и сульфита натрия ($Na_2SO_3$). Напишите уравнения реакций и укажите условия их протекания.

Решение.

Решение 2.

Гидроксид хрома(III) $Cr(OH)_3$ — это нерастворимое в воде вещество серо-зеленого цвета, проявляющее амфотерные свойства. Его получение основано на реакциях ионного обмена, в ходе которых ионы $Cr^{3+}$ связываются с гидроксид-ионами $OH^-$. В качестве исходного вещества используется раствор сульфата хрома(III) $Cr_2(SO_4)_3$.

Действие раствора гидроксида натрия

При добавлении раствора щелочи, например, гидроксида натрия, к раствору соли хрома(III) протекает реакция обмена с образованием осадка гидроксида хрома(III).

$Cr_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4$

Условия: Реакция проводится в водном растворе при комнатной температуре. Следует избегать избытка щелочи, поскольку гидроксид хрома(III) амфотерен и растворяется в избытке сильного основания, образуя комплексную соль (например, тетрагидроксохромат(III) натрия $Na[Cr(OH)_4]$).

Ответ: $Cr_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4$

Действие раствора карбоната натрия

Соли трехвалентных металлов, таких как хром, вступают с карбонатами в реакцию необратимого совместного гидролиза, так как гипотетический карбонат хрома(III) $Cr_2(CO_3)_3$ полностью разлагается водой. В результате реакции образуется осадок гидроксида хрома(III), а не карбоната, и выделяется углекислый газ.

$Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3CO_2 \uparrow$

Условия: Реакция протекает в водном растворе. Нагревание способствует смещению равновесия вправо за счет удаления газообразного $CO_2$.

Ответ: $Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3CO_2 \uparrow$

Действие раствора сульфида натрия

Реакция с сульфидом натрия также является примером совместного гидролиза. Сульфид хрома(III) $Cr_2S_3$ в водной среде неустойчив и полностью гидролизуется. Продуктами реакции являются гидроксид хрома(III) и газообразный сероводород.

$Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2S + 6H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3H_2S \uparrow$

Условия: Реакция протекает в водном растворе. Необходимо проводить в вытяжном шкафу из-за выделения токсичного сероводорода.

Ответ: $Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2S + 6H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3H_2S \uparrow$

Действие раствора аммиака

Водный раствор аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$, гидрат аммиака) является слабым основанием и осаждает гидроксид хрома(III) из раствора его соли.

$Cr_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

Условия: Реакция протекает в водном растворе. В отличие от сильных щелочей, осадок $Cr(OH)_3$ в избытке раствора аммиака не растворяется, что делает аммиак удобным реагентом для количественного осаждения хрома.

Ответ: $Cr_2(SO_4)_3 + 6(NH_3 \cdot H_2O) \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3(NH_4)_2SO_4$

Действие раствора сульфита натрия

По аналогии с карбонатами и сульфидами, реакция с сульфитом натрия протекает по механизму совместного гидролиза, так как сульфит хрома(III) $Cr_2(SO_3)_3$ также неустойчив в воде. Продуктами являются гидроксид хрома(III) и сернистый газ.

$Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2SO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3SO_2 \uparrow$

Условия: Реакция протекает в водном растворе. Нагревание ускоряет реакцию, способствуя удалению газообразного $SO_2$.

Ответ: $Cr_2(SO_4)_3 + 3Na_2SO_3 + 3H_2O \rightarrow 2Cr(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4 + 3SO_2 \uparrow$