Bài 34: Crom và hợp chất của Crom

a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ hay [Ar]3d⁵4s¹.

- Ô 24, nhóm VIB, chu kì 4.

b. Tính chất vật lí

- Crom là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng riêng lớn (d = 7,2g/cm³), t⁰_nc = 1890⁰C

- Là kim loại cứng nhất, có thể rạch được thuỷ tinh.

c. Tính chất hóa học

Trong các hợp chất crom có số oxi hoá từ +1 → +6 (hay gặp +2, +3 và +6).

- Tác dụng với Phi kim:

\(2Cr+3O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Cr_{2}O_{3}\)

\(2Cr+3Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CrCl_{3}\)

\(2Cr+3S\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cr_{2}S_{3}\)

- Tác dụng với nước:

Cr bền với nước và không khí do có lớp màng oxit rất mỏng, bền bảo vệ ⇒ Mạ crom lên sắt để bảo vệ sắt và dùng Cr để chế tạo thép không gỉ.

- Tác dụng với Axit:

\(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}2HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}CrC{l_2} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)

\(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to {\rm{ }}CrS{O_4} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)​

- Chú ý: Cr không tác dụng với dung dịch HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc, nguội.

a. Hợp chất Crom (III)

- Crom (III) oxit – Cr2O3

+ Tính chất vật lý: Cr2O3 là chất rắn, màu lục thẩm, không tan trong nước.

+ Tính chất hóa học: Cr2O3 là oxit lưỡng tính:

Cr2O3 + 2NaOH (đặc) → 2NaCrO2 + H2O

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2

- Crom (III) hiđroxit – Cr(OH)3

+ Tính chất vật lý: Cr(OH)3 là chất rắn, màu lục xám, không tan trong nước

+ Tính chất hóa học:

- Cr(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính:

Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O

Cr(OH)3+ 3HCl → CrCl3 + 3H2O

- Tính khử và tính oxi hoá:

2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2

2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O

b. Hợp chất Crom (VI)

- Crom (VI) oxit – CrO3

+ Tính chất vật lí: CrO3 là chất rắn màu đỏ thẫm.

+ Tính chất hóa học: Là một oxit axit:

CrO3 + H2O  → H2CrO4 (axit cromic)

2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 (axit đicromic)

Có tính oxi hoá mạnh: Một số chất hữu cơ và vô cơ (S, P, C, C2H5OH) bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3.

- Muối crom (VI):

+ Tính chất vật lý: Là những hợp chất bền.

Na2CrO4 và K2CrO4 có màu vàng (màu của ion CrO42-)

Na2Cr2O7 và K2Cr2O7 có màu da cam (màu của ion Cr2O72-)

+ Tính chất hóa học: Các muối cromat và đicromat có tính oxi hoá mạnh:

\(\begin{array}{l} {K_2}C{r_2}{O_7} + 6FeS{O_4} + 7{H_2}S{O_4} \to \\ {\rm{ }}3Fe{(S{O_4})_3} + C{r_2}{(S{O_4})_3} + {K_2}S{O_4} + 7{H_2}O \end{array}\)

Trong dung dịch của ion CrO42- luôn có cả ion Cr2O72-ở trạng thái cân bằng với nhau:

\(Cr_{2}O_{7}^{2-}+H_{2}O\Leftrightarrow 2CrO_{4}^{2-}+2H^{+}\)

3. Bài tập Crom và hợp chất của Crom - Cơ bản

Bài 1:

Cho sơ đồ phản ứng:

Cr\(\overset{Cl_{2}, du}{\rightarrow}\)  X \(\overset{+KOH,+Cl_{2}}{\rightarrow}\) Y

Biết Y là hợp chất của crom. Hai chất X và Y lần lượt là

Hướng dẫn:

\(Cr + Cl_2\rightarrow CrCl_3(X)\)

\(CrCl_3 + Zn\overset{H^+}{\rightarrow}CrCl_2+ZnCl_2\)

\(CrCl_3 + KOH + Cl_2 \rightarrow K_2CrO_4 (Y) + KCl + H_2O\)

Bài 2:

Cho sơ đồ chuyển hóa sau:

\({K_2}C{r_2}{O_7}\overset{FeSO_{4}+H_{2}SO_{4}}{\rightarrow}X\overset{NaOH(d-)}{\rightarrow}Y\overset{Br_{2}+NaOH}{\rightarrow}Z\)

Biết X, Y và Z là các hợp chất của crom. Hai chất Y và Z lần lượt là

Hướng dẫn:

- Các phản ứng xảy ra là:

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO_4 →  Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ (X) + H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + NaOH dư→ NaCrO₂ (Y) + Na₂SO₄ + H₂O

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH → Na₂CrO₄ (Z) + NaBr + H₂O

Bài 3:

Cho m gam bột crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư) thu được V lít khí H₂ (đktc). Mặt khác cũng m gam bột crom trên phản ứng hoàn toàn với khí O₂ (dư) thu được 15,2 gam oxit duy nhất. Giá trị của V là 

Hướng dẫn:

\(\\ 4Cr+3O_2\rightarrow 2Cr_2O_3 \\ 0,2 \hspace{40pt}\leftarrow 0,1\)

\(\\ Cr+2HCl\rightarrow CrCl_2+H_2 \\ 0,2 \hspace{110pt} 0,2\)

\(V_{H_2}=4,48 (l)\)

Bài 1:

Hòa tan hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp X gồm crom và thiếc vào dung dịch HCl dư thu được3,36 lít H₂ (đktc). Số mol O₂ cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam X là:

Hướng dẫn:

X gồm x mol Cr và y mol Sn

Phản ứng với HCl:

Cr + HCl → CrCl₂ + H₂

Sn + HCl → SnCl₂ + H₂

⇒ \(\left\{\begin{matrix} x + y = n_{H_2} =0,15\ mol\\ 52x + 119y = 11,15\ g \end{matrix}\right.\)

⇒ x = 0,1 mol; y = 0,05 mol

Khi phản ứng với oxi:

2Cr + \(\frac{3}{2}\) O₂ → Cr₂O₃

Sn + O₂ → SnO₂

⇒ n\(\tiny O_2\) = 0,75 × 0,1 + 0,05 = 0,125 mol

Bài 2:

Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Cr₂O₃, thu được hỗn hợp Y. Chia hỗn hợp Y thành hai phần bằng nhau.

+ Phần 1 phản ứng vừa đủ 2,5 lít dung dịch H₂SO₄ 0,5M, nóng (không có không khí).

+ Phần 2 phản ứng vừa đủ 3,2 lít dung dịch HNO₃ 1M, thu được 11,2 lít khí NO (đo ở đktc, sản phẩm khử duy nhất).

Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

Hướng dẫn:

\(\\ n_{H_{2}SO_{4}} = 2,5. 0,5 = 1,25 \ mol\)

\(n_{HNO_{3}} = 3,2.1 = 3,2 \ mol\)

n_NO = 0,5 mol

\(n_{NO_{3}^-}\) (muối) = 3,2 – 0,5 = 2,7 mol

\(n_{SO_{4}^{2-}}\) = 1,25 mol

Ta thấy có sự chênh lệch điện tích NO₃^– và SO₄^{2 –}, chính là do Cr sinh ra

⇒ n_Cr = 1,7 – 1,25. 2 = 0,2 mol

Cr + 4HNO₃ → Cr(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

0,2       0,8          0,2         0,2

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

0,3    1,2                         0,3

2Al +   Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

0,2       0,1        0,1         0,2

\(\Rightarrow n _{Al_{2}O_{3}} = 0,1\)

Al₂O₃ + 6HNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

0,1          0,6

Cr₂O₃ + 6HNO₃ → 2Cr(NO₃)₃ + 3H₂O

0,1       ←        3,2 – 0,8 – 1,2 – 0,6

\(\\ \Rightarrow \sum n_{Cr_{2}O_{3}bd} = 0,2 \\ \sum n _{Al \ bd}= 0,5\)

⇒ Hiệu suất tính theo Cr₂O₃ 

⇒ \(H\%=\frac{0,1}{0,2}=50\%\)

a. Vị trí trong Bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹ hay [Ar]3d⁵4s¹.

- Ô 24, nhóm VIB, chu kì 4.

b. Tính chất vật lí

- Crom là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng riêng lớn (d = 7,2g/cm³), t⁰_nc = 1890⁰C

- Là kim loại cứng nhất, có thể rạch được thuỷ tinh.

c. Tính chất hóa học

Trong các hợp chất crom có số oxi hoá từ +1 → +6 (hay gặp +2, +3 và +6).

- Tác dụng với Phi kim:

\(2Cr+3O_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Cr_{2}O_{3}\)

\(2Cr+3Cl_{2}\overset{t^{0}}{\rightarrow}2CrCl_{3}\)

\(2Cr+3S\overset{t^{0}}{\rightarrow}Cr_{2}S_{3}\)

- Tác dụng với nước:

Cr bền với nước và không khí do có lớp màng oxit rất mỏng, bền bảo vệ ⇒ Mạ crom lên sắt để bảo vệ sắt và dùng Cr để chế tạo thép không gỉ.

- Tác dụng với Axit:

\(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}2HCl{\rm{ }} \to {\rm{ }}CrC{l_2} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)

\(Cr{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4} \to {\rm{ }}CrS{O_4} + {\rm{ }}{H_2} \uparrow\)​

- Chú ý: Cr không tác dụng với dung dịch HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc, nguội.

a. Hợp chất Crom (III)

- Crom (III) oxit – Cr2O3

+ Tính chất vật lý: Cr2O3 là chất rắn, màu lục thẩm, không tan trong nước.

+ Tính chất hóa học: Cr2O3 là oxit lưỡng tính:

Cr2O3 + 2NaOH (đặc) → 2NaCrO2 + H2O

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3H2

- Crom (III) hiđroxit – Cr(OH)3

+ Tính chất vật lý: Cr(OH)3 là chất rắn, màu lục xám, không tan trong nước

+ Tính chất hóa học:

- Cr(OH)3 là một hiđroxit lưỡng tính:

Cr(OH)3 + NaOH → NaCrO2 + 2H2O

Cr(OH)3+ 3HCl → CrCl3 + 3H2O

- Tính khử và tính oxi hoá:

2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2

2NaCrO2 + 3Br2 + 8NaOH → 2Na2CrO4 + 6NaBr + 4H2O

b. Hợp chất Crom (VI)

- Crom (VI) oxit – CrO3

+ Tính chất vật lí: CrO3 là chất rắn màu đỏ thẫm.

+ Tính chất hóa học: Là một oxit axit:

CrO3 + H2O  → H2CrO4 (axit cromic)

2CrO3 + H2O → H2Cr2O7 (axit đicromic)

Có tính oxi hoá mạnh: Một số chất hữu cơ và vô cơ (S, P, C, C2H5OH) bốc cháy khi tiếp xúc với CrO3.

- Muối crom (VI):

+ Tính chất vật lý: Là những hợp chất bền.

Na2CrO4 và K2CrO4 có màu vàng (màu của ion CrO42-)

Na2Cr2O7 và K2Cr2O7 có màu da cam (màu của ion Cr2O72-)

+ Tính chất hóa học: Các muối cromat và đicromat có tính oxi hoá mạnh:

\(\begin{array}{l} {K_2}C{r_2}{O_7} + 6FeS{O_4} + 7{H_2}S{O_4} \to \\ {\rm{ }}3Fe{(S{O_4})_3} + C{r_2}{(S{O_4})_3} + {K_2}S{O_4} + 7{H_2}O \end{array}\)

Trong dung dịch của ion CrO42- luôn có cả ion Cr2O72-ở trạng thái cân bằng với nhau:

\(Cr_{2}O_{7}^{2-}+H_{2}O\Leftrightarrow 2CrO_{4}^{2-}+2H^{+}\)

3. Bài tập Crom và hợp chất của Crom - Cơ bản

Bài 1:

Cho sơ đồ phản ứng:

Cr\(\overset{Cl_{2}, du}{\rightarrow}\)  X \(\overset{+KOH,+Cl_{2}}{\rightarrow}\) Y

Biết Y là hợp chất của crom. Hai chất X và Y lần lượt là

Hướng dẫn:

\(Cr + Cl_2\rightarrow CrCl_3(X)\)

\(CrCl_3 + Zn\overset{H^+}{\rightarrow}CrCl_2+ZnCl_2\)

\(CrCl_3 + KOH + Cl_2 \rightarrow K_2CrO_4 (Y) + KCl + H_2O\)

Bài 2:

Cho sơ đồ chuyển hóa sau:

\({K_2}C{r_2}{O_7}\overset{FeSO_{4}+H_{2}SO_{4}}{\rightarrow}X\overset{NaOH(d-)}{\rightarrow}Y\overset{Br_{2}+NaOH}{\rightarrow}Z\)

Biết X, Y và Z là các hợp chất của crom. Hai chất Y và Z lần lượt là

Hướng dẫn:

- Các phản ứng xảy ra là:

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO_4 →  Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ (X) + H₂O

Cr₂(SO₄)₃ + NaOH dư→ NaCrO₂ (Y) + Na₂SO₄ + H₂O

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH → Na₂CrO₄ (Z) + NaBr + H₂O

Bài 3:

Cho m gam bột crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư) thu được V lít khí H₂ (đktc). Mặt khác cũng m gam bột crom trên phản ứng hoàn toàn với khí O₂ (dư) thu được 15,2 gam oxit duy nhất. Giá trị của V là 

Hướng dẫn:

\(\\ 4Cr+3O_2\rightarrow 2Cr_2O_3 \\ 0,2 \hspace{40pt}\leftarrow 0,1\)

\(\\ Cr+2HCl\rightarrow CrCl_2+H_2 \\ 0,2 \hspace{110pt} 0,2\)

\(V_{H_2}=4,48 (l)\)

Bài 1:

Hòa tan hoàn toàn 11,15 gam hỗn hợp X gồm crom và thiếc vào dung dịch HCl dư thu được3,36 lít H₂ (đktc). Số mol O₂ cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 11,15 gam X là:

Hướng dẫn:

X gồm x mol Cr và y mol Sn

Phản ứng với HCl:

Cr + HCl → CrCl₂ + H₂

Sn + HCl → SnCl₂ + H₂

⇒ \(\left\{\begin{matrix} x + y = n_{H_2} =0,15\ mol\\ 52x + 119y = 11,15\ g \end{matrix}\right.\)

⇒ x = 0,1 mol; y = 0,05 mol

Khi phản ứng với oxi:

2Cr + \(\frac{3}{2}\) O₂ → Cr₂O₃

Sn + O₂ → SnO₂

⇒ n\(\tiny O_2\) = 0,75 × 0,1 + 0,05 = 0,125 mol

Bài 2:

Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và Cr₂O₃, thu được hỗn hợp Y. Chia hỗn hợp Y thành hai phần bằng nhau.

+ Phần 1 phản ứng vừa đủ 2,5 lít dung dịch H₂SO₄ 0,5M, nóng (không có không khí).

+ Phần 2 phản ứng vừa đủ 3,2 lít dung dịch HNO₃ 1M, thu được 11,2 lít khí NO (đo ở đktc, sản phẩm khử duy nhất).

Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

Hướng dẫn:

\(\\ n_{H_{2}SO_{4}} = 2,5. 0,5 = 1,25 \ mol\)

\(n_{HNO_{3}} = 3,2.1 = 3,2 \ mol\)

n_NO = 0,5 mol

\(n_{NO_{3}^-}\) (muối) = 3,2 – 0,5 = 2,7 mol

\(n_{SO_{4}^{2-}}\) = 1,25 mol

Ta thấy có sự chênh lệch điện tích NO₃^– và SO₄^{2 –}, chính là do Cr sinh ra

⇒ n_Cr = 1,7 – 1,25. 2 = 0,2 mol

Cr + 4HNO₃ → Cr(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

0,2       0,8          0,2         0,2

Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

0,3    1,2                         0,3

2Al +   Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

0,2       0,1        0,1         0,2

\(\Rightarrow n _{Al_{2}O_{3}} = 0,1\)

Al₂O₃ + 6HNO₃ → 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

0,1          0,6

Cr₂O₃ + 6HNO₃ → 2Cr(NO₃)₃ + 3H₂O

0,1       ←        3,2 – 0,8 – 1,2 – 0,6

\(\\ \Rightarrow \sum n_{Cr_{2}O_{3}bd} = 0,2 \\ \sum n _{Al \ bd}= 0,5\)

⇒ Hiệu suất tính theo Cr₂O₃ 

⇒ \(H\%=\frac{0,1}{0,2}=50\%\)