无机化学13-3

1、第三节铬族元素第三节铬族元素第十三章第十三章 过渡元素过渡元素第三节第三节铬族元素铬族元素13-3-1铬族元素概述铬族元素概述13-3-113-3-1铬族元素概述铬族元素概述d区区B族族CrMoWSg铬铬钼钼钨钨主要矿物主要矿物铬铁矿铬铁矿Fe(CrO2)2辉钼矿辉钼矿MoS2黑钨矿黑钨矿MnFeWOMnFeWO4 4白钨矿白钨矿CaWOCaWO4 4放放射射性性元元素素稀有元素稀有元素但在我国的储量极为丰富但在我国的储量极为丰富居世界第二位居世界第二位居世界第一位居世界第一位占全球总量的一半以上占全球总量的一半以上铬铬铬铬(Cr)银白色金属，熔、沸点高，硬度是所有银白色金属，熔、沸点高，硬度

2、是所有金属中最大的金属中最大的常温下因表面有致密的氧化膜，在空气常温下因表面有致密的氧化膜，在空气或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀HCl或稀或稀H2SO4Cr + 2H+ + Cr2+ + H2蓝色蓝色4Cr2+ + 4H+ + O2 4Cr3+ + 2H2O紫色紫色铬铬(Cr)银白色金属，熔、沸点高，硬度是所有银白色金属，熔、沸点高，硬度是所有金属中最大的金属中最大的常温下因表面有致密的氧化膜，在空气常温下因表面有致密的氧化膜，在空气或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀或水中稳定，除去保护膜可缓慢溶于稀HCl或稀或稀H2SO4不溶于硝酸，溶于热、浓硫酸不溶于

3、硝酸，溶于热、浓硫酸2Cr2Cr + + 6H6H2 2SOSO4 4(热热、浓浓) CrCr2 2(SOSO4 4)3 3+3SO+3SO2 2 + + 6H6H2 2O O具有硬度高、耐腐蚀、良好光泽等优点具有硬度高、耐腐蚀、良好光泽等优点常用作金属表面镀层，并用于制造合金常用作金属表面镀层，并用于制造合金钼、钨钼、钨大量用于制造合金钢，钨还用于制作灯大量用于制造合金钢，钨还用于制作灯丝和高温电炉的发热元件丝和高温电炉的发热元件钼不与稀、浓盐酸反应，可与浓硝酸和钼不与稀、浓盐酸反应，可与浓硝酸和王水反应王水反应为银白色金属，硬度大、熔点高为银白色金属，硬度大、熔点高 钨钨(3410)是金属

4、中熔点是金属中熔点 最高的最高的钼钼(Mo)、钨、钨(W)钨与盐酸、硫酸、硝酸均不反应，只溶钨与盐酸、硫酸、硝酸均不反应，只溶解于氢氟酸和硝酸的混合物或王水解于氢氟酸和硝酸的混合物或王水钼与钨性质相似，化学性质稳定钼与钨性质相似，化学性质稳定铬、钼、钨与酸的反应情况铬、钼、钨与酸的反应情况 HClHNO3王水王水Cr 缓慢溶解缓慢溶解钝化钝化反应反应Mo不反应不反应反应反应反应反应W不反应不反应不反不反应应反应反应铬的制备铬的制备工业铬产品原料工业铬产品原料(Na2Cr2O7)的制备的制备铬铁矿铬铁矿(FeCr2O4)培烧炉培烧炉Na2CO3用水浸取用水浸取过滤过滤铬渣铬渣Na2CrO44Fe

5、Cr2O4(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g) 2Fe2O3(s) +8Na2CrO4(s) +8CO2(g) 工业铬产品原料工业铬产品原料(Na2Cr2O7)的制备的制备铬铁矿铬铁矿(FeCr2O4)培烧炉培烧炉Na2CO3用水浸取用水浸取过滤过滤铬渣铬渣Na2CrO4酸化酸化、浓缩浓缩Na2Cr2O7晶体晶体4FeCr4FeCr2 2O O4 4+8Na+8Na2 2COCO3 3+7O+7O2 2 2Fe2Fe2 2O O3 3+8Na+8Na2 2CrOCrO4 4+8CO+8CO2 211002Na2Na2 2CrOCrO4 4+H+H2 2SOSO4 4 NaNa2 2CrC

6、r2 2O O7 7+Na+Na2 2SOSO4 4+H+H2 2O O13-3-2 铬的重要化合物铬的重要化合物铬的电势图铬的电势图E /V A酸性溶液中，酸性溶液中， Cr3+稳定稳定碱性溶液中，碱性溶液中， Cr(OH)4- -有还原性有还原性无论酸性或碱性溶液，无论酸性或碱性溶液，Cr()均不稳定均不稳定13-3-2 铬的重要化合物铬的重要化合物酸性溶液中，酸性溶液中， Cr2O 有强氧化性有强氧化性碱性溶液中，碱性溶液中， CrO 无氧化性无氧化性2724E /V BCr2O7 Cr3+ Cr2+ Cr +1.36 -0.424 -0.90-0.74CrO4 Cr(OH)4- - C

7、r(OH)2 Cr-0.13 -0.80 -1.4-1.22-2-主要氧化物和氧化物的水合物主要氧化物和氧化物的水合物主要氧化数主要氧化数 最常见状态最常见状态颜色颜色酸碱性酸碱性+2Cr(OH)2蓝蓝碱性碱性+3Cr2O3Cr(OH)3绿绿灰绿灰绿两性两性+6CrO3H2Cr2O7H2CrO4暗红暗红橙红橙红酸性酸性氧氧化化数数增增大，大，化化合合物物酸酸性性增增强强13-3-2 铬的重要化合物铬的重要化合物黄黄三氧化二铬三氧化二铬(Cr2O3)铬绿铬绿制取制取1. 高温下，金属铬与氧直接化合高温下，金属铬与氧直接化合4Cr + 3O2 2Cr2O3 2. 重铬酸铵热分解重铬酸铵热分解(NH

8、4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O 3. 三氧化铬热分解三氧化铬热分解4CrO3 2Cr2O3+3O2 演示演示三氧化二铬三氧化二铬(Cr2O3)铬绿铬绿1. 稳定的两性氧化物稳定的两性氧化物性质性质2. 灼烧过的灼烧过的Cr2O3难溶于酸或碱难溶于酸或碱 可与酸性熔剂共熔可与酸性熔剂共熔Cr2O3+3K2S2O7 Cr2(SO4)3+3K2SO4高温高温Cr2O3是制铬的原料，也是绿色颜料是制铬的原料，也是绿色颜料广泛用于陶瓷、玻璃、涂料、印刷等广泛用于陶瓷、玻璃、涂料、印刷等CrCr2 2O O3 3+6KHSO+6KHSO4 4 CrCr2 2(SOSO4 4)3 3+

9、 3K+ 3K2 2SOSO4 4+3H+3H2 2O O高温高温氢氧化铬氢氧化铬Cr(OH)3实为水合氧化铬实为水合氧化铬Cr2O3xH2O含水量是可变的，含水量是可变的，习惯上用习惯上用Cr(OH)3表示表示向向Cr3+溶液中加入适量碱溶液中加入适量碱Cr3+ + 3OH- - Cr(OH)3 (灰绿色灰绿色)难溶于水难溶于水两性两性溶于酸溶于酸Cr3+(蓝紫色蓝紫色)Cr(OH)3 +3H+ Cr3+ + 3H2O溶于碱溶于碱Cr(OH)4- -(亮绿色亮绿色)Cr(OH)3 +OH- - Cr(OH)4- -铬铬()盐盐常见的铬盐易溶于水常见的铬盐易溶于水六水合氯化铬六水合氯化铬CrC

10、l36H2O紫色紫色或或绿色绿色十八水合硫酸铬十八水合硫酸铬 Cr2(SO4)318H2O紫色紫色铬钾矾铬钾矾KCr(SO4)212H2O 蓝紫色蓝紫色CrCl3溶液的颜色随温度溶液的颜色随温度(T)、c(Cl- -)而变而变冷冷、稀稀CrCl3溶液中溶液中 Cr(H2O)63+ CrCl2(H2O)4+ T 、c(Cl- -)紫色紫色 绿色绿色铬铬()盐盐易水解易水解1. Cr3+水解水解CrCr(H H2 2O O)6 6 3+3+H+H2 2O O CrCr(OHOH)(H H2 2O O)5 5 2+2+H+H3 3O O+ + pH，进一步反应，进一步反应 CrCr(H H2 2O

11、O)6 63+3+ + +CrCr(OHOH)(H H2 2O O)5 52+2+ H H O O (H H2 2O O)5 5Cr CrCr Cr(H H2 2O O)5 55+H+H2 2O O2CrCr(OHOH)(H H2 2O O)5 52+2+ +2H+2H2 2O O H H O O(H H2 2O O)4 4Cr CrCr Cr(H H2 2O O)4 4 O O H H 4+铬铬()盐盐常见的铬盐易溶于水常见的铬盐易溶于水CrCl3溶液的颜色随温度溶液的颜色随温度(T)、c(Cl- -)而变而变易水解易水解铬铬()盐盐3. 弱酸铬盐发生完全水解弱酸铬盐发生完全水解2Cr3+

12、3+ + 3S2- 2- + 6H2O 2Cr(OH)3 + 3H2S2. Cr(OH)4 水溶液加热煮沸发生完全水解水溶液加热煮沸发生完全水解2Cr(OH)4 +(x-3)H2O Cr2O3xH2O +2OH- -_铬铬()盐盐常见的铬盐易溶于水常见的铬盐易溶于水CrCl3溶液的颜色随温度溶液的颜色随温度(T)、c(Cl- -)而变而变易水解易水解在酸性溶液中，与在酸性溶液中，与强氧化剂才能反应强氧化剂才能反应2Cr2Cr3+3+3S+3S2 2O O8 82-2-+7H+7H2 2O O CrCr2 2O O7 72-2-+6SO+6SO4 42-2-+14H+14H+ +在碱性介质中在碱

13、性介质中, Cr(OH)4- -有强还原性有强还原性2Cr(OH)4- -+3H2O2+2OH- - 2CrO42-2- +8H2O铬铬()盐盐铬铬()配合物配合物配位数大多为配位数大多为6稳定性较高，在水溶液解离程度较小稳定性较高，在水溶液解离程度较小同一组成配合物可有多种异构体同一组成配合物可有多种异构体如如 CrCl36H2O Cr(H2O)6Cl3紫色紫色CrCl(H2O)5Cl2 H2O蓝绿色蓝绿色CrCl2(H2O)4Cl2H2O绿色绿色Cr3+鉴定鉴定1. 加入过量加入过量NaOH2. 加入加入H2O23. 加入加入Pb(NO3)2或或AgNO3或或BaCl22Cr(OH)4-

14、-+3H2O2+2OH- - 2CrO +8H2O 24 Cr3+3+ + 4OH- -(过量过量) Cr(OH)4- - （亮绿色亮绿色）CrO + Pb2+2+ ( )CrO + 2Ag+ + AgAg2 2CrO4 (砖红色砖红色)CrO + Ba2+2+ ( )242424三氧化铬三氧化铬(铬酐铬酐)制取：制取：在在K2Cr2O7饱和溶液中加入过量浓硫酸饱和溶液中加入过量浓硫酸K2Cr2O7+H2SO4(浓浓) 2CrO3+K2SO4+H2O暗红色晶体，有毒暗红色晶体，有毒不稳定不稳定4CrO3 2Cr2O3 + 3O2197强氧化性强氧化性, 与有机物剧烈反应与有机物剧烈反应, 甚至

15、着火甚至着火CrO3 + H2O H2CrO4 溶于碱生成溶于碱生成CrO3 + 2NaOH Na2CrO4 + H2O易潮解，溶于水生成易潮解，溶于水生成铬酸盐和重铬酸盐铬酸盐和重铬酸盐重铬酸盐大都溶于水重铬酸盐大都溶于水K2Cr2O7 是橙红色晶体是橙红色晶体, 不易潮解不易潮解, 常用常用作化学分析的基准物作化学分析的基准物铬酸盐除铬酸盐除K+、 Na+、NH4 盐外，一般均难盐外，一般均难溶于水。溶于水。K2CrO4 是黄色晶体是黄色晶体+Cr2O7 和和CrO4 在溶液中存在如下平衡在溶液中存在如下平衡2-2-2CrO4 + 2H+ Cr2O7 + H2OH+OH- -黄色黄色 橙红

16、色橙红色2-2-铬酸盐和重铬酸盐铬酸盐和重铬酸盐在重铬酸盐溶液中加入在重铬酸盐溶液中加入Ba2+、Pb2+、Ag+盐盐时，生成铬酸盐沉淀时，生成铬酸盐沉淀Cr2O7 +2Ba2+ +H2O 2BaCrO4 +2H+(柠檬黄柠檬黄)Cr2O7 +2Pb2+ +H2O 2PbCrO4 +2H+(铬黄铬黄)Cr2O7 +4Ag+ +H2O 2Ag2CrO4 +2H+(砖红砖红)2-2-2-铬酸盐和重铬酸盐铬酸盐和重铬酸盐在重铬酸盐溶液中加入在重铬酸盐溶液中加入Ba2+、Pb2+、Ag+盐盐时，生成铬酸盐沉淀时，生成铬酸盐沉淀重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性此反应用于铁含量的测定此反应用于铁含量的测定Cr2O7 +3SO3 +8H+ 2Cr3+3SO4 +4H2OCr2O7 +6I- -+14H+ 2Cr3+ 3I2 +7H2OCr2O7 +3H2O2+8H+ 2Cr3+3O2 +7H2OCr2O7 +3H2S+8H+ 2Cr3+ +3S +7H2OCr2O7 +6Fe2+2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O2-2-2-2-2-2-2-铬酸盐和重铬酸盐铬酸盐和重铬酸盐在重铬酸盐溶液中加入在重铬酸盐溶液中加入Ba2+、Pb2+、Ag+盐盐时，生成铬酸盐沉淀时，生成铬酸盐沉淀重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性重铬酸盐在酸性溶液中有强氧化性 过去化学