Crom (Cr): Tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế

Van Anh Ngày: 24-07-2023 Tổng hợp kiến thức

2.1 K

Tailieumoi.vn biên soạn và giới thiệu các kiến thức trọng tâm về Crom (Cr) bao gồm định nghĩa, tính chất vật lí, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế của Crom, giúp học sinh ôn tập và bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Hóa học. Mời các bạn đón xem:

Crom (Cr): Tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng và cách điều chế

I. Định nghĩa Crom (Cr) là gì?

- Crom là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Cr và số hiệu nguyên tử bằng 24, là nguyên tố đầu tiên của nhóm 6, là 1 kim loại cứng, giòn, có độ nóng chảy cao.

- Kí hiệu: Cr

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

- Số hiệu nguyên tử: 24

- Khối lượng nguyên tử: 52 g/mol

- Vị trí trong bảng tuần hoàn

+ Ô: số 24

+ Nhóm: VIB

+ Chu kì: 4

- Đồng vị: 40Cr, 51Cr, 52Cr, 53Cr, 54Cr.

- Độ âm điện: 1,66

II. Tính chất vật lí & nhận biết của Crom (Cr)

Tính chất vật lí:

- Crom là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng riêng lớn (d = 7,2 g/cm3), tonc = 1890oC.

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

III. Tính chất hóa học của Crom (Cr)

- Là kim loại có tính khử mạnh hơn sắt.

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

1. Tác dụng với phi kim

Tính chất hóa học của Crom (Cr) | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

2. Tác dụng với nước

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

3. Tác dụng với axit

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2

Cr + H2SO4 → CrSO4 + H2

Cr không tác dụng với dung dịch HNO3 hoặc H2SO4 đặc, nguội.

IV. Trạng thái tự nhiên của Crom (Cr)

- Crom là nguyên tố phổ biến thứ 21 trong vỏ Trái Đất với nồng độ trung bình 100 ppm. Các hợp chất crom được tìm thấy trong môi trường do bào mòn các đá chứa crom và có thể được cung cấp từ nguồn núi lửa.

- Crom được khai thác dưới dạng quặng cromit (FeCr2O4).

IV. Điều chế Crom (Cr)

- Dùng phản ứng nhiệt nhôm

Tính chất hóa học của Crom (Cr) | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

V. Ứng dụng Crom (Cr)

- Trong ngành luyện kim, để tăng cường khả năng chống ăn mòn và đánh bóng bề mặt như là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn trong thép không gỉ để làm dao, kéo.

- Làm thuốc nhuộm và sơn:

- Các muối crom nhuộm màu cho thủy tinh thành màu xanh lục của ngọc lục bảo.

- Crom là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó được sử dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp.

VI. Các hợp chất quan trọng của Crom

- Crom (II) oxit CrO

- Crom (II) hiđroxit Cr(OH)2

- Crom (II) clorua CrCl2

- Crom (III) oxit Cr2O3

- Crom (III) hiđroxit Cr(OH)3

- Crom (III) nitrat Cr(NO3)3

- Crom (III) clorua CrCl3

- Crom (III) sunfat Cr2(SO4)3

- Crom (VI) oxit CrO3

- muối cromat và dicromat

VII. Bài tập liên quan về Crom (Cr)

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 HNO3 đặc 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: mMuối = 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 => nAl ban đầu = nNaOH = 0,3 mol

=> nCr2O3 = 0,1

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

Vậy nHCl = 1,3 mol

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

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

mhh = 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)

=> nCl- = 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 :