Title HSG12-CĐ8-SƠ LƯỢC VỀ DÃY KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP THỨ NHẤT.pdf ✅

1 CHUYÊN ĐỀ 8: SƠ LƢỢC VỀ DÃY KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP THỨ NHẤT Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO I. CHROMIUM VÀ HỢP CHẤT CỦA CHROMIUM 1. Chromium Chromium có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối. Cấu hình electron: 5 1 Cr(Z 24) :[Ar]3d 4s  Chromium là nguyên tố nhóm d, ở trạng thái cơ bản có 6 electron độc thân. Trong các hợp chất, Chromium có số oxi hoá biến đổi từ +1 đến +6. Phổ biến hơn cả là số oxygen hoá +2, +3, +6. Chromium là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại. Thế điện cực chuẩn: Bán kính: Cr 2 3 Cr Cr r 0,13(nm) r 0,084(nm) r 0,069(nm)        a) Tính chất hóa học • Tác dụng với phi kim Giống như kim loại Al, ở nhiệt độ thường trong không khí, kim loại Chromium tạo màng mỏng Cr2O3 có cấu tạo mịn, đặc chắc và bền vững bảo vệ. Ở nhiệt độ cao, Chromium khử được nhiều phi kim. Thí dụ: 0 t 2 2 3 4Cr 3O 2Cr O   0 t 2 3 2Cr 3S Cr S   0 t 2 3 2Cr 3Cl CrC  2 l 0 t 2 2Cr N 2CrN   • Tác dụng với nước 2 3 2 0 0 E 0,74V E 0,41V(pH 7) Cr /Cr        H O/H nên Cr có thể khử được H2O. Tuy nhiên trong thực tế Chromium không tác dụng được với nước ở nhiệt thường do có màng oxide bảo vệ. Khi nung đến nhiệt độ nóng đỏ, Chromium khử được nước tạo ra khí H2. 0 t 2 2 3 2 2Cr 3H O Cr O 3H     Khác với Al thì Cr không tan trong dung dịch kiềm.
2 • Tác dụng với acid Trong dung dịch loãng nóng, màng oxide bị phá huỷ, Chromium khử được H+ tạo ra muối Cr (II) màu xanh lam và khí H2. 2 C 2 Cr r 0 Cr 2H Cr H E 0,91V 2          Với acid có tính oxi hóa mạnh thì Chromium bị oxi hoá thành muối Cr(III) Cr 6HNO  3 đặc   0 t 3 2 2 3     Cr NO 3NO 3H O 2 4 2Cr 6H SO  đặc   0 t 2 4 2 2 3     Cr SO 3SO 6H O 0 t Cr HNO 3HCl CrCl NO 2H O       3 3 2 Tương tự như Al, Chromium không tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc, nguội mà bị ―thụ động hoá‖ bởi các acid này do đã tạo ra lớp oxide bền bảo vệ bề mặt Chromium. b) Sản xuất Quặng Chromium có ý nghĩa thực tiễn chủ yếu là Chromite có thành phần FeO.Cr2O3 hay FeCr2O4 (lẫn một ít Al2O3 và SiO2). Nước ta có mỏ Chromite lớn ở Cổ Định (Nông Cống - Thanh Hoá). Từ quặng người ta không luyện ra chromium nguyên chất mà luyện ra ferrochrome là một trong những hợp kim quan trọng nhất của Iron chứa trên 60% Chromium. FeO.Cr O 4C 2Cr Fe 4CO 2 3 lß ®iÖn     Muốn điều chế Chromium nguyên chất, người ta nung quặng Chromite với K2CO3 trong không khí ở nhiệt độ cao. 2 3 2 3 2 2 4 2 3 3 2FeO.Cr O 4K CO O (kk) 4K CrO + Fe O + 4CO 2    tan trong nước không tan K2CrO4 dễ hoà tan trong nước còn Fe2O3 thì không tan nên được tách ra. Khử K2CrO4 thành Cr2O bằng cacbon. 0 t 2 4 2 3 2 3 2 2K CrO 2C Cr O K CO K O CO      Cuối cùng dùng phương pháp nhiệt nhôm để khử Cr2O3. 0 t Cr O 2Al Al O 2Cr 2 3 2 3    2. Chromium (II) oxide, CrO. CrO là một base oxide, tác dụng với dung dịch HCl, H2SO4 loãng tạo thành muối Chromium(II): CrO 2HCl CrCl H O 2 2    Cro có tính khử, trong không khí dễ bị oxygen hoá thành Cr2O3. 2 2 3 4CrO O 2Cr   O 3. Chromium (II) hidroxide, Cr(OH)2
3 Cr(OH)2 là một chất rắn màu Gold, không tan trong nước, được điều chế bằng phản ứng (môi trường không có không khí): CrCl 2NaOH Cr(OH) 2NaCl 2 2     Cr(OH)2 có tính khử, trong không khí Cr(OH)2 dễ bị oxi hoá thành Cr(OH)3: 2 2 2 3 4Cr(OH) 2H O O 4Cr(OH)    Cr(OH)2 là một base, tác dụng với dung dịch acid tạo thành muối Chromium(II): Cr(OH) 2HCl CrCl 2H O 2 2 2    4. Muối Chromium (II) Muối Chromium (II) có tính khử mạnh. Thí dụ: 2 2 3 2CrCl Cl 2CrCl   2 2 3 2 4CrCl O 4HCl 4CrCl 2H O     4 2 2 4 2 4 2  3 4CrSO O 2H SO loãng 2Cr SO 2H O     Trong phòng thí nghiệm, để điều chế muối Chromium (II), cho Zn tác dụng với muối Chromium (III) trong môi trường acid. Điều kiện cần thiết của phản ứng là dòng hidrogen thoát ra liên tục, tránh oxygen tiếp xúc với muối Chromium (II). 3 2 2 2Cr Zn 2Cr Zn       5. Chromium (III) oxide, Cr2O3 Cr2O3 là chất bột màu lục thẫm. Cr2O3 khó nóng chảy và cứng như Al2O3. Cr2O3 không tan trong nước. Nó có tính chất lưỡng tính, tan trong dung dịch acid và base đặc. Cr O 3H SO 2 3 2 4  (đặc)   0 t 2 4 2 3   Cr SO 3H O Cr O 2NaOH 2 3  (đặc)   0 t 2 4   3H O 2Na Cr(OH) Sodium tetrahydroxycromate (III) Khi nung với kiềm trong không khí hoặc với chất oxi hoá khác như KNO3 tạo ra chromate. 0 2 3 2 2 4 2 t 2Cr O 8NaOH 3O 4Na CrO 4H O     Điều chế trong phòng thí nghiệm, nhiệt phân muối ammonium dichromate (hay hỗn hợp K Cr O NH Cl 2 2 7 4     0 4 2 7 2 t NH Cr O N Cr O 4H O 2     2 3 2 Trong công nghiệp: 0 t K Cr O S Cr O K SO 2 2 7 2 3 2 4    Hoặc: 0 t K Cr O 2C Cr O K CO CO 2 2 7 2 3 2 3     Cr2O3 được dùng để tạo màu lục cho đồ sứ, đồ thuỷ tinh. 6. Chromium (II) hydroxide, Cr(OH)3
4 Cr(OH)3 là một chất kết tủa keo, màu lục xám, không tan trong nước. Chất này có tính lưỡng tính như Al(OH)3: Cr(OH) 3HCl CrCl 3H O 3 3 2    Cr(OH) NaOH Na Cr(OH) 3 4     Cr(OH)3 cũng bị oxi hoá tạo ra chromate màu Gold khi tác dụng với Na2O2, Br2 trong dung dịch kiềm, bột tẩy, nước Gia - ven, PbO2 ... 3 2 2 2 4 2 2Cr(OH) 3Na O 2Na CrO 2NaOH 2H O     3 2 2 4 2 2Cr(OH) 3Br 10NaOH 2Na CrO 6NaBr 8H O      3 2 4 2 2Cr(OH) 3NaClO 4NaOH 2Na CrO 3NaCl 5H O      3 2 2 4 2 2Cr(OH) 3PbO 4NaOH 2Na CrO 3PbO 5H O      Cr(OH)3 được điều chế bằng phản ứng trao đổi giữa muối chromium (III) với dung dịch base: CrCl 3NaOH Cr(OH) 3NaCl 3 3     (thiếu) Hoặc CrCl 3NH 3H O Cr(OH) 3NH Cl 3 3 2 3 4      (thiếu) Nếu NH3 dư thì tạo ion phức hexaamminechromium(III)   3 3 6 Cr NH      Cr(OH) 6NH 3 3  (lỏng)   3 3 6 Cr NH 3OH         7. Muối Chromium (III) Muối Chromium (III), kết tinh dạng tinh thể hiđrat, có màu. Muối Chromium (III) có tính oxi hoá và tính khử. Trong môi trường acid, muối Chromium (III) có tính oxi hoá và dễ bị những chất khử như Zn khử thành muối Chromium (II). 3 2 2 2Cr Zn 2Cr Zn       Trong môi trường kiềm, muối Chromium (III) có tính khử và bị những chất oxi hoá mạnh oxi hoá thành muối Chromium (IV). 3 2 2 4 2 2Cr 3Br 16OH 2CrO 6Br 8H O          Muối Chromium (III) được điều chế bằng cách cho Cr2O3 hay Cr(OH)3 tác dụng với dung dịch acid. 3 Cr O 6H 2Cr 3H O 2 3 2     3 Cr(OH) 3H Cr 3H O 3 2      Muối Chromium (III) có ý nghĩa quan trọng trong thực tế là muối sulfate kép Chromium - Potassium hay phèn Chromium-Potassium 2 4 2 4 2  3 K SO Cr SO 24H O   (viết gọn là  4 2 2 KCr SO .12H O ). Phèn Chromium - Potassium có màu xanh tím, được dùng để làm chất cầm màu trong ngành nhuộm vải. Phèn Chromium -