Chromium và hợp chất của chromium

Xét: Cr₂O₃   +   2Al   ->   Al₂O₃   +   2Cr

         0,03           y

           x             2x                x              2x

        0,03 – x    y – 2x           x              2x

Coi toàn bộ 2 phần của hỗn hợp Y phản ứng 0,08 mol NaOH thu được 0,1 mol H₂.

Vì Cr₂O₃ chỉ tác dụng với NaOH đặc, còn NaOH loãng không được.

Ta có:

Tác dụng với NaOH là Al dư và Al₂O₃: y – 2x + 2x = 0,08 => y = 0,08

Tác dụng với Fe: 3.(y – 2x) + 4x = 0,2

=> 3y – 2x = 0,2

Vậy x = 0,02 => 0,02/0,03 .100% = 66,67%

Ta có trong 2m có số mol OH^- là = 1,8

Cr³⁺ + 3OH^-  →  Cr(OH)₃  và  Cr³⁺ + 4OH^- → [Cr(OH)₄]  (tan)

a           3a               a                  b          4b    

Ta có a + b = 0,5 và 3a + 4b = 1,8 => a = 0,2

=> m = 0,2.103 = 20,6g 

A và B sai vì:

- Trong môi trường axit, muối crom(III) có tính oxi hóa và dễ bị khử thành muối crom(II)

- Trong môi trường kiềm, muối crom(III) có tính khử

C sai vì ion Cr³⁺ không có tính lưỡng tính, chỉ có Cr(OH)₃ và Cr₂O₃ có tính lưỡng tính

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

2x        x             x            2x

½ X + NaOH : Do có khí thoát ra nên Al còn, Cr₂O₃ hết, hỗn hợp X gồm Al₂O₃, Cr và Al dư

n_{Al dư 1 phần} = 2/3.n_H2 = 0,05 mol

=> m_X  =  27.0,05.2 + 102x + 52.2x = 43,9 => x = 0,2 mol

½ X + HCl  :

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

0,1 →  0,6

Cr +  2HCl → CrCl₂ + H₂

0,2 → 0,4

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

0,05→ 0,15

=> n_HCl = 1,15 mol

=> V _ddHCl =  1,15 lít

½ X + HCl → muối Z (CrCl₂ , ZnCl₂ , NiCl₂ , AlCl₃)  + H₂

=> m_Z =  15,6 +  71.7,28 / 22,4 = 38,675 gam

½ X + Cl2  → muối Y (CrCl₃ , ZnCl₂ , NiCl₂ , AlCl₃)

Gọi 2a là số mol Cr chứa trong hỗn hợp X

=> a = (m_Y  - m_X ) / 35,5 = (42,225 – 38,675 ) / 35,5 = 0,1 mol

=> %Cr =  52.0,1.100% / 15,6 = 33,33%

TH1: Al dư, Cr₂O₃ hết. Chỉ có Al dư và Al₂O₃ tan trong NaOH => n_{Al ban đầu} = n_NaOH = 0,3 mol

=> n_Cr2O3 = 0,1

Với HCl, sản phẩm chứa Al³⁺ (0,3 mol), Cr²⁺ (0,2 mol) => n_Cl- = 1,3 mol

Vậy n_HCl = 1,3 mol

TH2: Al hết (x mol), Cr₂O₃ còn dư (y mol)

=> n_NaOH = x + 2y = 0,3

m_hh = 27x + 152.(0,5x + y) = 23,3

=> x = 1/54 và y = 19/135

Với HCl, sản phẩm chứa Al³⁺ (1/54 mol), Cr³⁺ (2y = 38/135) và Cr²⁺ (1/54 mol)

=> n_Cl- = 0,937 mol

SiO₂  + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

Cr(OH)₃ + NaOH → Na[Cr(OH)₄]

2NaOH + Zn(OH)₂ → Na₂[Zn(OH)₄]

NaOH + NaHCO₃  →  Na₂CO₃ + H₂O

CrO₃  + 2NaOH → Na₂CrO₄ + H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH  + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]

2CrO₄^2-  +  2H⁺ $\overset {} \leftrightarrows $ Cr₂O₇^2- + H₂O

(màu vàng)                (màu da cam)

Khi nhỏ từ từ dung dịch H₂SO₄ vào dung dịch Na₂CrO₄ thì cân bằng trên chuyển dịch sang phải

=> dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu da cam

Cr₂O₇^2-  +  2OH^- $\overset {} \leftrightarrows $ 2CrO₄^2- + H₂O

màu da cam                   màu vàng

Khi nhỏ từ từ dung dịch KOH vào dung dịch K₂Cr₂O₇ thì cân bằng trên chuyển dịch sang phải

=> dung dịch chuyển từ màu da cam sang màu vàng

K₂Cr₂O₇ + 14HCl →  2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ +  7H₂O

=> số phân tử HCl bị oxi hóa = số nguyên tử Cl tạo Cl₂ = 6

Phát biểu sai là: Trong môi trường axit, Zn khử Cr³⁺ thành Cr

Trong môi trường axit, muối crom(III) có tính oxi hóa và dễ bị khử thành muối crom(II)

  Zn + 2Cr³⁺ → Zn²⁺  + 2Cr²⁺    => B sai

A đúng

C đúng. Photpho bốc cháy khi tiếp xúc với CrO₃:  10CrO₃ + 6P → 3P₂O₅ + 5Cr₂O₃

D đúng. 3Br₂ + 2CrO₂^-  + 8OH^- → 2CrO₄^2- + 6Br^- + 4H₂O

Dung dịch FeSO₄ có thể làm mất màu dung dịch KMnO₄/H₂SO₄, K₂Cr₂O₇/H_­2SO₄, Br₂

(1) đúng vì :   Cr₂O₇^2-  +  2OH^- $\overset {} \leftrightarrows $ 2CrO₄^2- + H₂O

                      màu da cam                   màu vàng

(2) đúng vì: 

2CrCl₂ + Cl₂ → 2CrCl₃

2CrCl₃ + 3Cl₂ + 16NaOH → 2Na₂CrO₄ + 12NaCl + 8H₂O

(3) sai vì Cr(OH)₃ là chất kết tủa màu lục xám

(4) đúng vì Na[Cr(OH)₄] + HCl → Cr(OH)₃ + NaCl + H₂O

                    Cr(OH)₃ + 3HCl → CrCl₃ + 3H₂O

Nhìn vào đồ thị ta thấy sau một thời gian kết tủa xuất hiện nên suy ra trong dung dịch Y có chứa H⁺ dư

=> n_{H+ dư} = 0,296 mol

Khi thêm NaOH khối lượng kết tủa không đổi và bằng 5,136 gam => m_Fe(OH)3 = 5,136 gam

=> n_Fe(OH)3 = 0,048 mol

Quy đổi mỗi phần thành: Al (x mol); Fe (0,048 mol); Cr (y mol); O (x mol)

=> n_Fe2O3 = 0,5.0,048 = 0,024 (mol); n_Cr2O3 = 0,5y (mol)

+ Ta có: n_O = 3n_Fe2O3 + 3n_Cr2O3 => z = 3.0,024 + 3.0,5y (1)

+ BTe quá trình phần 1 tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng dư:

3n_Al + 3n_Fe + 3n_Cr = 2n_O + 2n_SO2 => 3x + 3.0,048 + 3y = 2z + 0,09.2 (2)

+ Phần 2 tác dụng với HNO₃:

Thành phần dung dịch Y \(\left\{ \matrix{
A{l^{3 + }}:x \hfill \cr
F{e^{3 + }}:0,048 \hfill \cr
C{r^{3 + }}:y \hfill \cr
{H^ + }du:0,296 \hfill \cr
\buildrel {BTDT} \over
\longrightarrow N{O_3}^ - :3x + 3y + 0,44 \hfill \cr} \right.\)

Do 2 phần có khối lượng bằng nhau nên ta suy ra lượng e trao đổi của SO₂ bằng lượng e trao đổi của NO

=> 2n_SO2 = 3n_NO => n_NO = 2/3.nSO2 = 2/3.0,09 = 0,06 mol

BTNT "N": n_{HNO3 pư} = n_NO3- + n_NO => 0,8 = 3x + 3y + 0,44 + 0,06 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,06; y = 0,04; z = 0,132

Trong mỗi phần ta có: n_Cr = y = 0,04 => n_Cr2O3 = 0,02 mol => m_Cr2O3 = 3,04 gam

=> m_{Cr2O3 (hh đầu)} = 6,08 gam

X phải là Na₂CrO₄ (Cr⁶⁺) do đó loại A và D.

Ở cả ý B và C, Y đều là Na₂Cr₂O₇ nên ta bỏ qua, xét Z:

Na₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O

Phải chọn Z sao cho từ Z điều chế lại được X là Na₂Cr₂O₇ => chỉ có thể là ý C, Z phải là CrCl₃

- Sau phản ứng chia làm hai phần bằng nhau, vậy mỗi phần tương đương với lượng phản ứng ban đầu là 0,015 mol Cr₂O₃, 0,02 mol FeO và b mol Al (với b = a/2). Số mol các chất trong mỗi phần của hỗn hợp Y là như nhau. (Al, Al₂O₃, Cr, Cr₂O₃, Fe, FeO).

Chú ý: Nhiều HS giải cho rằng FeO phản ứng hết. Điều này có thể không chính xác và không khẳng định được.

- Các chất phản ứng với dd NaOH loãng là Al, Al₂O₃. Riêng Cr₂O₃ chỉ phản ứng với dd NaOH đặc

- Các chất phản ứng với dd HCl loãng nóng, tạo H₂ là Al, Cr, Fe.

- Vậy xét P1: Al + NaOH và Al₂O₃ + 2NaOH          

                       x         x            y              2y

 => Số mol Al ban đầu  = x + 2y  = n_NaOH  = 0,04 mol

- Xét các phản ứng nhiệt nhôm

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

 m        m/2                       m

2Al + 3FeO → Al₂O₃ + 3Fe

n                                     1,5n

- Xét phản ứng với dd HCl, ta có tỉ lệ

Al → 1,5H₂ ;  Cr → H₂; Fe → H₂

 => n_H2  = 1,5x + m + 1,5n và x = 0,04 – m – n

 => 1,5 (0,04 – m – n) + m + 1,5n  = 0,05  => 0,06 - 1,5m - 1,5n + m + 1,5n  = 0,05

 => 0,06 – 0,5m  = 0,05  => m  = 0,02

 => Số mol Cr₂O₃ phản ứng  = m/2  = 0,01 mol

 => h  = 0,01/0,015*100%  = 66,67%.

- Đến đây ta thấy rằng lượng FeO phản ứng không ảnh hưởng tới kết quả phản ứng của Cr₂O₃.

Gọi x là % Cr₂O₃ đã phản ứng

0,5a = 0,04

0,5a*3 - 0,015x*2 = 0,05*2

 => a = 0,08 và x = 0,6667

Hoặc: (0,04*3-0,05*2):2*100:0,015 = 66,667%

A là Cr₂O₃ không tan trong dung dịch loãng của axit và kiềm.

B có màu vàng => B là muối cromat Na₂CrO₄

C là muối đicromat Na₂Cr₂O₇ có màu da cam

Khí D là sản phẩm phản ứng oxi hóa khử => D là Cl₂

Phát biểu sai là D

CrO₃ + 2NaOH → Na₂CrO₄ (Y)+ H₂O

→ X có màu đỏ thẫm  → C đúng

Y có màu vàng → D sai

2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ → Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O

→ Z là  Na₂Cr₂O₇ → A đúng

Z + HCl : Na₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2NaCl + 2CrCl₃ + 7H₂O + 3Cl₂

→ khí T là Cl₂ → B đúng

A. dung dịch K₂Cr₂O₇ có màu da cam

B. dung dich KCl không có màu

C. dung dich K₂CrO₄ có màu vàng.

D. dung dich KMnO₄ có màu tím

Trong công nghiệp, Cr được điều chế bằng phương pháp nhiệt nhôm

Cr₂O₃ + 2Al  \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) Cr + Al₂O₃

Phương pháp này điều chế được Cr có độ tinh khiết từ 97-99%