Giải Hóa học 12 Bài 34: Crom và hợp chất của Crom

64 lượt xem

Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Hóa học lớp 12 Bài 34: Crom và hợp chất của Crom chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Crom và hợp chất của Crom lớp 12.

Bài giảng Hóa học 12 Bài 34: Crom và hợp chất của Crom

Giải bài tập Hóa học 12 Bài 34: Crom và hợp chất của Crom

Câu hỏi và bài tập (trang 155 SGK Hóa Học 12)

Bài 1 trang 155 SGK Hóa Học 12: Viết phương trình hóa học của các phản ứng trong quá trình chuyển hóa sau:

Cr $\overset{(1)}{\to}$ Cr₂O₃ $\overset{(2)}{\to}$ Cr₂(SO₄)₃ $\overset{(3)}{\to}$ Cr(OH)₃ $\overset{(4)}{\to}$ Cr₂O_3.

Lời giải:

(1) 4Cr + 3O₂ $\overset{t^{0}}{\to}$ 2Cr₂O₃

(2) Cr₂O₃ + 3H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O

(3) Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Cr(OH)₃ + 3Na₂SO₄

(4) 2Cr(OH)₃ $\overset{t^{0}}{\to}$ Cr₂O₃ + 3H₂O

Bài 2 trang 155 SGK Hóa Học 12: Cấu hình electron của Cr³⁺ là:

A. [Ar]3d⁵.B. [Ar]3d⁴.

C. [Ar]3d³. D. [Ar]3d²

Lời giải:

Cấu hình e của Cr ( Z = 24): [Ar] 3d⁵4s¹

=> Cấu hình electron của Cr³⁺ là: [Ar] 3d³

Đáp án C

Bài 3 trang 155 SGK Hóa Học 12: Số oxi hóa đặc trưng của Crom là :

A. +2, +4, +6. B. +2, +3, +6.

C. +1, +2, +4, +6. D. +3, +4, +6.

Lời giải:

Số oxi hóa đặc trưng của crom là +2, +3, +6

Đáp án B

Bài 4 trang 155 SGK Hóa Học 12: Hãy viết công thức của một số muối crom trong đó nguyên tố Crom:

a) đóng vai trò cation.

b) có trong thành phần của anion

Lời giải:

a) Crom đóng vai trò cation : CrCl₂, Cr₂(SO₄)₃.

b) Crom có trong thành phần của anion : K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇.

Bài 5 trang 155 SGK Hóa Học 12: Khi nung nóng 2 mol natri đicromat người ta thu được 48 gam oxi và 1 mol crom(III) oxit. Hãy viết phương trình hóa học của phản ứng và xét xem natri đicromat đã bị nhiệt phân hoàn toàn hay chưa

Lời giải:

$n_{O_{2}} = \frac{48}{32} = 1, 5$ (mol).

$4 N a_{2} C r_{2} O_{7} \overset{t^{0}}{\to} 4 N a_{2} C r O_{4} + 2 C r_{2} O_{3} + 3 O_{2} ↑$

2 1 1,5(mol)

=> Na₂Cr₂O₇đã bị phân hủy hết.

Lý thuyết Bài 34: Crom và hợp chất của crom

A. CROM

I. VỊ TRÍ, CẤU TẠO

- Crom thuộc nhóm VIB, chu kì 4, và là kim loại chuyển tiếp.

- Cấu hình e: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹

- Trong hợp chất, crom có số OXH biến đổi từ +1 đến +6. Phổ biến hơn cả là các số OXH +2, +3, +6

- Ở nhiệt độ thường, crom có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Crom có màu trắng ánh bạc, rất cứng (rạch được thuỷ tinh, cứng nhất trong số các kim loại, độ cứng chỉ kém kim cương)

- Khối lượng riêng lớn, khó nóng chảy (t_nc 1890^oC).

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1. Tác dụng với phi kim

4 $\overset{o}{C r}$ + 3O₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 2 $\overset{+ 3}{C r_{2}} O_{3}$

2 $\overset{o}{C r}$ + 3Cl₂ $\overset{t^{o}}{\to}$ 2 $\overset{+ 3}{C r} C l_{3}$

2. Tác dụng với axit

- Trong dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng nóng, màng oxit bị phá huỷ, crom khử ion H⁺ tạo ra muối Cr(II) và khí hiđro.

$\overset{o}{C r}$ + 2HCl → $\overset{+ 2}{C r} C l_{2}$ + H₂

- Chú ý: Tương tự nhôm, crom không tác dụng với axit HNO₃ và H₂SO₄ đặc, nguội mà các axit này làm cho kim loại crom trở nên thụ động.

IV. ỨNG DỤNG

- Crom có nhiều ứng dụng thiết thực trong công nghiệp và trong đời sống.

- Trong công nghiệp, crom được dùng để sản xuất thép :

- Trong đời sống, nhiều đồ vật bằng thép được mạ crom. Lớp mạ crom vừa có tác dụng bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn, vừa tạo vẻ đẹp cho đồ vật.

V. SẢN XUẤT

- Trong tự nhiên không có crom ở dạng đơn chất mà chỉ có ở dạng hợp chất (chiếm 0,03% khối lượng vỏ Trái Đất). Hợp chất phổ biến nhất của crom là quặng cromit sắt FeO.Cr₂O₃, quặng này thường có lẫn Al₂O₃ và SiO₂.

B. HỢP CHẤT CỦA CROM

I. HỢP CHẤT CỦA Crom (II)

1. Crom(II) oxit, CrO

* Là oxit bazo có màu đen

* Tính chất hóa học đặc trưng: tính khử, tính chất của oxit bazo.

- Tính khử

- Tính bazo: Tác dụng với HCl, H2SO4 loãng sinh ra muối crom (II) và nước

CrO + 2HCl → CrCl2 + H2O

2. Crom (II) hidroxit, Cr(OH)2

* Là chất rắn màu vàng và là 1 bazo

* Tính chất hóa học đặc trưng:

- Tính khử

4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Cr(OH)3

- Tính bazo: tác dụng với dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) sinh ra muối mới, nước

Cr(OH)2 + 2HCl → CrCl2 + 2H2O

3. Muối crom(II)

- Muối crom (II) có tính khử mạnh

2CrCl2 + Cl2 → 2CrCl3

- Dung dịch muối Crom(II) để ngoài không khí sẽ chuyển từ màu xanh lam sang màu xanh lục

II. HỢP CHẤT CỦA CROM (III)

1. Crom (III) oxit Cr₂O₃

* Là oxit lưỡng tính có màu xanh lục, tan được trong dung dịch axit và kiềm đặc:

Cr₂O₃ + 6HCl → 2CrCl₃ + 3H₂O

Cr₂O₃ + 2NaOH → 2NaCrO₂ + H₂O

2. Hidroxit Cr(OH)₃

* Là hidroxit lưỡng tính, kết tủa nhầy, màu lục nhạt tan được trong dung dịch axit và dung dịch kiềm.

Cr(OH)₃ + NaOH → Na $[C r {(O H)}_{4}]$ (hay NaCrO₂) natri cromit

Cr(OH)₃ + 3HCl → CrCl₃ + 3H₂O

3. Muối crom (III)

- Muối crom(III) có tính oxi hoá và tính khử.

- Trong môi trường axit, muối crom(III) có tính oxi hoá và dễ bị những chất khử như Zn khử thành muối crom(II):

2 $\overset{+ 3}{C r}$ (dd) + $\overset{o}{Z n}$ → 2 $\overset{+ 2}{C r}$ (dd) + $\overset{+ 2}{Z n}$ (dd)

Trong môi trường kiềm, muối crom(III) có tính khử và bị những chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối crom(VI):

2 $\overset{+ 3}{C r}$ (dd) + $\overset{o}{3 B r_{2}}$ + 16OH^-→ 2 $\overset{+ 6}{C r} {O_{4}}^{2 -}$ (dd) + $\overset{- 1}{6 B r}$ (dd) + 8H₂O

III. HỢP CHẤT Crom (VI)

1. Crom (VI) oxit, CrO₃

- CrO3 là chất rắn, màu đỏ thẫm, là oxit axit có tính OXH rất mạnh.

- Một số chất vô cơ và hữu cơ như S, P, C, NH₃, C₂H₅OH,... bốc cháy khi tiếp xúc với CrO₃, đồng thời CrO₃ bị khử thành Cr₂O₃. Ví dụ :

2CrO₃ + 2NH₃ → Cr₂O₃ + N₂ + 3H₂O

- CrO₃ là một oxit axit, tác dụng với nước tạo thành hỗn hợp axit cromic H₂CrO₄ và axit đicromic H₂Cr₂O₇ :

CrO₃ + H₂O → H₂CrO₄

2CrO₃ + H₂O → H₂Cr₂O₇

=> Hai axit này không tách ra được ở dạng tự do, chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu tách khỏi dung dịch, chúng sẽ bị phân huỷ trở lại thành CrO₃.

2. Muối cromat và dicrommat.

- Muối cromat là muối có chứa ion: CrO₄^2- (màu vàng)

- Muối dicromat là muối có chứa ion: Cr₂O₇^2- (màu da cam)

- Trong môi trường thích hợp, các muối cromat và đicromat chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng :

2 $C r {O_{4}}^{2 -}$ + 2H⁺ $⇄$ $C r_{2} {O_{7}}^{2 -}$ + H₂O

(màu vàng) (màu da cam)

* Tính OXH mạnh khi tác dụng với chất có tính khử:

K₂Cr₂O₇+ 6FeSO₄+ 7H₂SO₄→ Cr₂(SO₄)₃+ 3Fe₂(SO₄)₃+ K₂SO₄+7H₂O

K₂Cr₂O₇ + 6KI + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 3I₂ + 7H₂O

Phương pháp giải một số dạng bài tập về crom và hợp chất của crom

Dạng 1

Lý thuyết về crom và hợp chất của crom

* Một số lưu ý cần nhớ:

- Crom là một kim loại có mức độ hoạt động hóa học nằm giữa Zn và Fe

- Crom không tác dụng với NaOH ở mọi điều kiện và bị thụ động trong HNO₃ đặc nguội, H₂SO₄ đặc nguội.

- Crom có thể tác dụng được với: phi kim, dung dịch axit (HCl, H₂SO₄, HNO₃ ..) , dung dịch muối

- CrO là oxit bazo, Cr₂O₃ là oxit lưỡng tính, CrO₃ là oxit axit

2 $C r {O_{4}}^{2 -}$ + 2H⁺ $\overset{}{\leftrightarrow}$ $C r_{2} {O_{7}}^{2 -}$ + H₂O

(màu vàng) (màu da cam)

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Crom không phản ứng với chất nào sau đây ?

A. dung dịch H₂SO₄ loãng đun nóng.

B. dung dịch NaOH đặc, đun nóng.

C. dung dịch HNO₃ đặc, đun nóng.

D. dung dịch H₂SO₄ đặc, đun nóng.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Crom không tác dụng với dung dịch NaOH ở mọi điều kiện

Đáp án B

Ví dụ 2: Al và Cr giống nhau ở điểm :

A. cùng tác dụng với HCl tạo ra muối có mức oxi hóa là +3.

B. cùng tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo ra chất Na[M(OH)₄].

C. cùng tác dụng với khí clo tạo ra muối có dạng MCl₃.

D. cùng bị thụ động trong dung dịch nước cường toan.

Hướng dẫn giải chi tiết:

A. cùng tác dụng với HCl tạo ra muối có mức oxi hóa là +3. (Crom tác dụng với HCl có mức OXH là +2)

B. cùng tác dụng với dung dịch NaOH dư tạo ra chất Na[M(OH)₄]. (Crom không tác dụng với NaOH ở mọi điều kiện)

C. cùng tác dụng với khí clo tạo ra muối có dạng MCl₃. (đúng)

D. cùng bị thụ động trong dung dịch nước cường toan. (sai, đều phản ứng trong dung dịch nước cường toan)

Đáp án C.

Ví dụ 3: Cho sơ đồ chuyển hoá giữa các hợp chất của crom :

Cr(OH)_{3. $\overset{+ K O H}{\to}$}. X $\overset{+ C l_{2} / K O H}{\to}$ Y $\overset{+ H_{2} S O_{4}}{\to}$ Z $\overset{+ F e S O_{4} / H_{2} S O_{4}}{\to}$ T

Các chất X, Y, Z, T theo thứ tự là :

A. KCrO₂; K₂CrO₄; K₂Cr₂O₇; Cr₂(SO₄)₃.

B. K₂CrO₄; KCrO₂; K₂Cr₂O₇; Cr₂(SO₄)₃.

C. KCrO₂; K₂Cr₂O₇; K₂CrO₄; CrSO₄.

D. KCrO₂; K₂Cr₂O₇; K₂CrO₄; Cr₂(SO₄)₃.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình phản ứng:

Cr(OH)₃ + KOH → KCrO₂ + 2H₂O

2KCrO₂ + 3Cl₂ + 8KOH → 2K₂CrO₄+ 6KCl + 4H₂O

K₂CrO₄ + H₂SO₄→ K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄

K₂Cr₂O₇ + FeSO₄ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Đáp án A

Dạng 2

Crom tác dụng với phi kim và dung dịch axit

* Một số lưu ý cần nhớ

- Crom bị thụ động trong H₂SO₄ đặc, nguội và HNO₃đặc nguội.

- Crom tan được trong dung dịch HCl loãng, nóng; H₂SO₄ loãng nóng.

* Một số ví dụ điển hình:

Ví dụ 1: Cho 13,5 gam hỗn hợp các kim loại Al, Cr, Fe tác dụng với lượng dư dung dịch H₂SO₄ loãng nóng (trong điều kiện không có không khí) thu được dung dịch X và 7,84 lít khí H₂ (đktc). Cô cạn dung dịch X (trong điều kiện không có không khí) thu được m gam muối khan. Giá trị của m là

Hướng dẫn giải chi tiết:

Định luật bảo toàn nguyên tử:

$n_{H_{2}} = 0, 35 (m o l) = n_{H_{2} S O_{4}} \to m_{H_{2}} = 0, 7 (g a m) \to m_{H_{2} S O_{4}} = 34, 3 (g a m)$

Bảo toàn khối lượng:

Ta có: m_Muối= 13,5 + 34,3 – 0,7 = 47,1 (gam)

Ví dụ 2: Hòa tan hết 2,16 gam hỗn hợp Cr và Fe trong dung dịch HCl (loãng), nóng thu được 896 ml khí (đktc). Lượng crom có trong hỗn hợp là :

A. 0,065 gam.

B. 1,04 gam.

C. 0,560 gam.

D. 1,015 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

n H₂ = 0,896 : 22,4 = 0,04 (mol)

Gọi số mol của Cr, Fe có trong hỗn hợp trên lần lượt là x, y (mol)

Tổng khối lượng kim loại có được trong dung dịch sau phản ứng là 2,16 gam

=> 52x + 56y = 2,16 (I)

Áp dụng định luật bảo toàn electron

2 . n Cr + 2 . n Fe = 2 . 0,04

=> 2x + 2y = 0,08 (II)

Từ (I) và (II)

=> x = 0,02; y = 0,02

=> m Cr = 0,02 .52 = 1,04 gam

Đáp án B

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn bột crom trong oxi (dư) thu được 4,56 gam một oxit (duy nhất). Khối lượng crom bị đốt cháy là :

A. 0,78 gam.

B. 3,12 gam.

C. 1,74 gam.

D. 1,19 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình hóa học:

2Cr + 3O₂→ 2Cr₂O₃

n Cr₂O₃ = 4,56 : 152 = 0,03 mol

n Cr = 2 n Cr₂O₃ = 0,06 mol

=> m Crom = 0,06 . 52 = 3,12 gam

Đáp án B

Dạng 3

Bài toán về phản ứng nhiệt nhôm của oxit crom

* Một số lưu ý cần nhớ:

Ta có phản ứng nhiệt nhôm của Al với oxit của crom như sau:

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

Đối với dạng câu hỏi này, các em thường áp dụng định luật bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố để giải quyết bài toán.

Ví dụ 1: Nung nóng 46,6 gam hỗn hợp gồm Al và Cr₂O₃ (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Chia hỗn hợp thu được sau phản ứng thành hai phần bằng nhau. Phần một phản ứng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 1M (loãng). Để hòa tan hết phần hai cần vừa đủ dung dịch chứa a mol HCl. Giá trị của a là

Hướng dẫn giải chi tiết:

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

Ví dụ 2: Khối lượng bột nhôm cần dùng để điều chế được 3,9 gam crom bằng phương pháp nhiệt nhôm là :

A. 20,250 gam.

B. 35,696 gam.

C. 2,025 gam.

D. 81,000 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Ta có phương trình phản ứng:

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

=> n Cr = 3,9 : 52 = 0,075 mol

Từ phương trình: n Al = n Cr = 0,075 mol

m Al = 0,075 . 27 = 2,025 gam

Đáp án C.

Giải SGK, SBT, Chuyên đề Hóa Học Lớp 12