铬副族元素和锰副族元素课件.pptx
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1、第 21 章 铬、锰副族元素,铬副族元素,锰副族元素,铬 Cr 自然界中的矿物,21. 1 铬副族元素,铬在地壳中的质量分数为 0.0100 % 列第 21 位,钼 Mo,辉钼矿 MoS2,钼在地壳中的质量分数为 1.5 104 %,钨在地壳中的质量分数为 1 104 %,钨 W,铬的单电子多,金属键强。,21. 1. 1 铬的单质,因此,金属铬的熔点高达 1907 ,沸点高达 2671 。,金属铬的硬度极高,是硬度最高的金属。,在室温条件下,铬的化学性质稳定,在潮湿空气中不会被腐蚀,保持光亮的金属光泽。,高纯度的铬可以抵抗稀硫酸的侵蚀,与硝酸甚至王水作用会使铬钝化。,升高温度,铬的反应活性增
2、强,可与多种非金属,如 X2, O2, S, C, N2 等直接化合,一般生成 Cr()化合物。,铬可缓慢溶于稀酸中,形成蓝色 Cr2+:,Cr + 2 HCl CrCl2 + H2,Cr()的还原性很强,在空气中迅速被氧化成绿色的 Cr():,4 CrCl2 + 4 HCl + O2 4 CrCl3 + 2 H2O,金属铬可以通过铬铁矿 FeCr2O4 制取,用焦炭还原可制得铬铁合金:,FeCr2O4 + 4 C Fe + 2Cr + 4 CO,该合金可用于制造不锈钢。,如果要制取不含铁的铬单质,可将铬铁矿与碳酸钠的混合物加强热,从而生成水溶性的铬酸盐和不溶性的 Fe2O3。,4 FeCr2
3、O4 + 8 Na2CO3 + 7 O2 8 Na2CrO4 + 2 Fe2O3 + 8 CO2,之后用水浸取出 Na2CrO4,酸化析出重铬酸盐。,使重铬酸盐与碳共热还原而得 Cr2O3:,Na2Cr2O7 + 2 C Cr2O3 + Na2CO3 + CO,然后用铝热法还原 Cr2O3 得到金属铬:,Cr2O3 + 2 Al 2 Cr + Al2O3,也可以用硅还原 Cr2O3 制取金属铬:,2 Cr2O3 + 3 Si 4 Cr + 3 SiO2,1. 氧化物和氢氧化物,三氧化二铬 (Cr2O3 )为深绿色固体,熔点很高,难溶于水,常用作绿色染料,俗称铬绿。,21. 1. 2 Cr 的化
4、合物,( ),(1)氧化物,与 Al2O3 相似,Cr2O3 具有两性,可溶于酸:,也可溶于强碱:,高温灼烧过的 Cr2O3 对酸和碱均为惰性,需与熔矿剂 K2S2O7 共熔才能转为可溶盐:,(2)氢氧化物,2. 盐类和配合物,Cr()与相应 Al()盐的结晶水个数相同:,CrCl3 6 H2O AlCl3 6 H2O,CrCl36H2O 是配位化合物,由于内界的配体不同而有不同的颜色:,必须注意的是,Cr3+ 形成氨配合物的反应并不完全,,故分离 Al3+ 和 Cr3+ 时并不采用 NH3H2O 生成配合物的方法。,CrO42 + Ba2+ BaCrO4,水合氯化铬受热脱水时水解:,Cr3+
5、 在 Na2CO3 或 Na2S 等碱性溶液中水解:,3. Cr( )的还原性,Cr2O72 + 14H+ + 6 e 2 Cr3+ + 7 H2O E = 1.38V,10 Cr3+ + 6 MnO4 + 11H2O 5 Cr2O72 + 6 Mn2+ + 22 H+,故在酸中需要氧化剂方可将 Cr( )氧化到 Cr(VI):,Cr(VI)的主要存在形式有以下 4 种:,CrO42 Cr2O72 CrO3 CrO2Cl2 黄色 橙色 红色 深红色,21. 1. 3 Cr()的化合物,1. Cr()的存在形式与转化,CrO42 与 Cr2O72 之间的相互转化:,中性和碱介质CrO42,酸介质
6、Cr2O72,酸介质CrO3,2 CrO42 + 2 H+ Cr2O72 + H2O K = 1.0 1014,向 K2Cr2O7 饱和溶液中加入过量浓 H2SO4 即得到铬酸洗液,同时有 CrO3 红色针状晶体析出:,K2Cr2O7 + 2 H2SO4(浓) 2 KHSO4 + 2 CrO3 + H2O,将浓滴加 H2SO4,K2Cr2O7 和KCl 粉末混合物,加热则有 CrO2Cl2 挥发出来:,K2Cr2O7 + 4 KCl + 3 H2SO4 (浓) 2 CrO2Cl2 + 3 K2SO4 + 3 H2O,CrO2Cl2 是深红色液体,像溴,易挥发。,CrO22+ 称为铬氧基或铬酰基
7、,,CrO2Cl2 易水解:,2 CrO2Cl2 + 3 H2O H2Cr2O7 + 4 HCl,2. 化学性质,H2CrO4 只存在于水溶液中,它的酸性较强:,H2CrO4 H+ + HCrO4 K1 = 0. 18,CrO3 是 H2CrO4 和 H2CrO4 的酸酐。,HCrO4 H+ + CrO42 K2 = 3.3 10-7,(1)氧化性,酸性介质中,Cr2O72 是强氧化剂,可以将 HBr,HI,H2S,H2SO3 等氧化:,K2Cr2O7 + 14 HBr 2 CrBr3 + 2 KBr + 3 Br2 + 7 H2O,Cr2O72- + 3 H2S + 8 H+ 2 Cr3+
8、+ 3 S + 7 H2O,加热时, Cr2O72 可以氧化浓盐酸:,K2Cr2O7 + 14 HCl 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2 + 7 H2O,Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O,该反应可用于定量测定铁含量。,除碱金属、铵、镁的铬酸盐易溶外,其他铬酸盐均难溶。,常见的难溶铬酸盐有:,(2)难溶盐,重铬酸盐溶解度远大于铬酸盐,因此,不会生成重铬酸盐沉淀。,铬酸的难溶盐均溶于强酸。,2 Pb2+ + Cr2O72 + H2O 2 PbCrO4 + 2 H+,2 Ba2+ + Cr2O72 + H2O 2 BaCr
9、O4 + 2 H+,PbCrO4 既溶于硝酸又溶于强碱:,2 PbCrO4 + 2 H+ 2 Pb2+ + Cr2O72 + H2O,PbCrO4 在盐酸和硫酸中转化为另一种沉淀:,2 PbCrO4 + 2 H2SO4 2 PbSO4 + Cr2O72 + 2H+ + H2O,2 PbCrO4 + 4 HCl 2 PbCl2 + Cr2O72 + 2H+ + H2O,Ag2CrO4 溶于硝酸,在盐酸、硫酸和 NaOH 溶液中发生沉淀转化:,2 Ag2CrO4 + 4 HCl 4 AgCl + Cr2O72 + 2H+ + H2O,Ag2CrO4 + 2 OH Ag2O + CrO42 + H2
10、O,BaCrO4 溶于硝酸和盐酸,但在硫酸溶液中发生沉淀转化:,2 BaCrO4 + 2 H2SO4 2 BaSO4 + Cr2O72 + 2H+ + H2O,SrCrO4 溶解度较大,可溶于 HAc 中。,向 Sr2+ 中加入 Cr2O72 溶液中,不能生成 SrCrO4 沉淀。,(3)过氧化铬,K2Cr2O7 + 4 H2O2 + H2SO4 2 CrO5 +5 H2O + K2SO4,CrO5 不稳定,在酸性溶液中易分解:,4 CrO5 + 12 H+ 2 Cr3+ + 6 H2O + 7 O2,3. 重铬酸钾的生产,铬铁矿 Fe (CrO2)2 是自然界最重要的含铬矿物,工业上生产铬即
11、以其为主要原料。,将铬铁矿和纯碱共熔融,以空气中的氧气将其氧化成可溶性 Na2CrO4。, 铬酸钠的生成,向Na2CrO4溶液中加酸,发生如下反应:, 重铬酸钠的生成,2 Na2CrO4 + 2 H+ Na2Cr2O7 + 2 Na+ + H2O,Na2Cr2O7 + 2 KCl K2Cr2O7 + 2 NaCl,在 Na2Cr2O7 溶液中加入KCl:, 重铬酸钾的生成,1. 钼和钨的单质,钼、钨都是高熔点、沸点的重金属,可用于制作特殊钢。,21. 2. 4 钼和钨,钨是所有金属中熔点最高的,故被用作灯丝。,钼、钨都能溶于硝酸和氢氟酸的溶液中,但钨的溶解非常慢。,2. 钼和钨的含氧化合物,(
12、1) 氧化物和同多酸,MoO3 为浅黄色粉末,WO3 为黄色粉末。,MoO3 和 WO3 可由金属或硫化物以及低价的氧化物在空气或氧气中加热得到:,2 MoS2 + 7 O2 2 MoO3 + 4 SO2,也可以由含氧酸或其铵盐加热分解得到:,H2MoO4 MoO3 + H2O,钼和钨的氧化物易溶于碱而生成盐:,WO3 + 2 NaOH Na2WO4 + H2O,氧化物溶于热的浓氨水,冷却后得到钼酸铵或钨酸铵的结晶:,将钼酸盐或钨酸盐溶液调为强酸性,相应得到黄色的钼酸和白色的钨酸。,钼和钨不仅形成简单含氧酸,而且在一定条件下能脱水缩合成多酸。,由同种简单含氧酸分子脱水缩合形成的多酸称为同多酸。
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