Номер 3, страница 398 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 55. Хром - номер 3, страница 398.

Условие.

3. Охарактеризуйте химические свойства соединений хрома. Как изменяются свойства его оксидов и гидроксидов с увеличением степени окисления металла?

Решение.

Решение 2.

Решение

Хром — переходный металл, для которого характерно проявление нескольких степеней окисления, наиболее устойчивыми и распространенными из которых являются +2, +3 и +6. Химические свойства соединений хрома существенно зависят от его степени окисления.

Свойства соединений хрома(II) ($Cr^{2+}$)

Соединения хрома(II) обладают ярко выраженными основными и восстановительными свойствами.
Оксид хрома(II), $CrO$, — оксид черного цвета, проявляющий основные свойства. Он реагирует с кислотами с образованием солей хрома(II):
$CrO + 2HCl \rightarrow CrCl_2 + H_2O$
Гидроксид хрома(II), $Cr(OH)_2$, — вещество желтого цвета, является основанием. Он легко растворяется в кислотах:
$Cr(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CrSO_4 + 2H_2O$
Соединения $Cr^{2+}$ являются сильными восстановителями. Они легко окисляются до соединений $Cr^{3+}$ даже кислородом воздуха:
$4CrCl_2 + O_2 + 4HCl \rightarrow 4CrCl_3 + 2H_2O$

Свойства соединений хрома(III) ($Cr^{3+}$)

Соединения хрома(III) являются наиболее устойчивыми и проявляют амфотерные свойства.
Оксид хрома(III), $Cr_2O_3$, — тугоплавкое вещество зеленого цвета, является амфотерным оксидом. Он реагирует как с кислотами, так и со щелочами (при сплавлении):
$Cr_2O_3 + 6HBr \rightarrow 2CrBr_3 + 3H_2O$
$Cr_2O_3 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} 2NaCrO_2 + H_2O$ (образуется хромит натрия)
Гидроксид хрома(III), $Cr(OH)_3$, — осадок серо-зеленого цвета, является типичным амфотерным гидроксидом. Он растворяется как в кислотах, так и в растворах щелочей:
$Cr(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Cr(NO_3)_3 + 3H_2O$
$Cr(OH)_3 + KOH \rightarrow K[Cr(OH)_4]$ (образуется тетрагидроксохромат(III) калия)
В окислительно-восстановительных реакциях соединения $Cr^{3+}$ могут быть как окислителями (восстанавливаясь до $Cr^{2+}$ под действием сильных восстановителей), так и восстановителями (окисляясь до $Cr^{6+}$ под действием сильных окислителей в щелочной среде):
$2CrCl_3 + Zn \rightarrow 2CrCl_2 + ZnCl_2$
$2Na_3[Cr(OH)_6] + 3Br_2 + 4NaOH \rightarrow 2Na_2CrO_4 + 6NaBr + 8H_2O$

Свойства соединений хрома(VI) ($Cr^{6+}$)

Соединения хрома(VI) обладают кислотными и сильными окислительными свойствами.
Оксид хрома(VI), $CrO_3$ (хромовый ангидрид), — кристаллы темно-красного цвета, является кислотным оксидом. При растворении в воде образует сильные кислоты:
$CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2CrO_4$ (хромовая кислота)
$2CrO_3 + H_2O \rightarrow H_2Cr_{2}O_7$ (дихромовая кислота)
Оксид хрома(VI) реагирует со щелочами, образуя соли — хроматы:
$CrO_3 + 2KOH \rightarrow K_2CrO_4 + H_2O$
Соли хрома(VI) — хроматы (например, $K_2CrO_4$, желтого цвета) и дихроматы (например, $K_2Cr_{2}O_7$, оранжевого цвета). Их существование в растворе зависит от pH среды. В кислой среде хромат-ионы переходят в дихромат-ионы, а в щелочной — наоборот:
$2CrO_4^{2-} \text{(желтый)} + 2H^{+} \rightleftharpoons Cr_2O_7^{2-} \text{(оранжевый)} + H_2O$
Все соединения $Cr^{6+}$ являются сильными окислителями, особенно в кислой среде, при этом хром восстанавливается до степени окисления +3:
$K_2Cr_2O_7 + 6KI + 7H_2SO_4 \rightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3I_2 + 4K_2SO_4 + 7H_2O$

Изменение свойств оксидов и гидроксидов с увеличением степени окисления хрома

С увеличением степени окисления хрома наблюдается закономерное изменение кислотно-основных свойств его оксидов и гидроксидов: от основных через амфотерные к кислотным.
• Степень окисления +2: оксид $CrO$ и гидроксид $Cr(OH)_2$ проявляют основные свойства.
• Степень окисления +3: оксид $Cr_2O_3$ и гидроксид $Cr(OH)_3$ проявляют амфотерные свойства.
• Степень окисления +6: оксид $CrO_3$ и соответствующие ему гидроксиды (кислоты $H_2CrO_4$ и $H_2Cr_2O_7$) проявляют кислотные свойства.
Также с ростом степени окисления ослабевают восстановительные свойства и усиливаются окислительные: соединения $Cr^{2+}$ — сильные восстановители, а соединения $Cr^{6+}$ — сильные окислители.

Ответ: Химические свойства соединений хрома напрямую зависят от его степени окисления. С увеличением степени окисления хрома от +2 до +6 кислотно-основные свойства его оксидов и гидроксидов закономерно изменяются от основных ($CrO$, $Cr(OH)_2$) через амфотерные ($Cr_2O_3$, $Cr(OH)_3$) к кислотным ($CrO_3$, $H_2CrO_4$). Одновременно с этим окислительно-восстановительные свойства меняются от сильных восстановительных (для $Cr^{2+}$) к сильным окислительным (для $Cr^{6+}$), при этом соединения $Cr^{3+}$ являются наиболее устойчивыми.