铬及其化合物

铬的氧化物有CrO， 铬的氧化物有CrO，Cr2 o3和CrO3， 对应水合物为Cr（OH） Cr（OH） 对应水合物为Cr（OH）2，Cr（OH）3 和含氧酸H 和含氧酸H2CrO4，H2 Cr2O7等。他们 的氧化态从低到高，其碱性依次减弱， 酸性依次增强。
1.三氧化二铬和氢氧化铬 1.三氧化二铬和氢氧化铬
2.三氧化铬 2.三氧化铬
CrO3为暗红色的针状晶体，易潮解，有毒，超过熔点
. （195 C)即分解释出O2，CrO3为强氧化剂，遇到 C)即分解释出O
有机物易引起燃烧或爆炸。
CrO3可有固体Na CrO3可有固体Na2Cr2O7和浓H2SO4经复分解得 和浓H Na2Cr2O7+H2SO4==2NaHSO4+ 2CrO3↓+H2O CrO3溶于碱生成铬酸盐： CrO3+2NaOH→Na2CrO4+H2O 因此，被称为铬酸的酸酐，简称铬酐。 因此，被称为铬酸的酸酐，简称铬酐。
铬酐遇水能形成铬的两种酸：H 铬酐遇水能形成铬的两种酸：H2CrO4和其二聚体 H2Cr2O7。前者在水中的解离为 H2CrO4≒H++HCrO4- K1=4.1 (1) HCrO4-≒H++CrO42- K2=10-5.9=1.3×10-6 =1.3× (2) 后者是强酸，第一步几乎完全解离，第二步解离常数 为0.85(或10-0.07)。铬的两种酸在水中又互为平衡，即 0.85(或 2HCrO4≒Cr2O72-+H2O K3=102.2=1.58×102 (3) =1.58× (3)(3)-2×(2)得 (2)得 2CrO42-+2H+≒Cr2O72-+H2O K 则 K=c(Cr2O72-) ／[c(CrO42-)]2[c(H+)]2 =1014
在铬的化合物中，以的毒性为最大。铬酸盐能降低 生化过程的需氧量，从而发生内窒息。它对胃 肠等有刺激作用，对鼻黏膜的损伤最大，长期吸 入会引起鼻膜炎甚至鼻中隔穿孔，并有致癌作用。 化合物的毒性次之，及金属铬的毒性较小。下面 简述含铬废水的两种处理方法： （1）还原法 （2）离子交换法
还原法
用FeSO4，Na2SO3，Na2S2O3,N2H4·2H2O（水 FeSO4，Na2SO3，Na2S2O3,N2H4·2H2O（ 合肼）或含SO2烟道废气等作为还原剂 烟道废气等作为还原剂， Cr(Ⅵ 合肼）或含SO2烟道废气等作为还原剂，将Cr(Ⅵ) 还原成Cr(Ⅲ 再用石灰乳沉淀为Cr(OH)3除去 除去。 还原成Cr(Ⅲ)，再用石灰乳沉淀为Cr(OH)3除去。
它对胃肠等有刺激作用对鼻黏膜的损伤最大长期吸肠等有刺激作用对鼻黏膜的损伤最大长期吸入会引起鼻膜炎甚至鼻中隔穿孔并有致癌作用入会引起鼻膜炎甚至鼻中隔穿孔并有致癌作用
组长：褚鹏 组员：张楠、王艳芳、李闯 陈建伟、张延山
1-1 铬 1-2 铬的氧化物 和氢氧化物 1-3 铬盐 1-4 铬酸盐和重 铬酸盐 1-5 含铬废水的 处理
有上式可知： 酸性溶液中，c(Cr 酸性溶液中，c(Cr2O72-)大，即Cr2O72-占优势，颜色呈 大，即Cr 橙红； 碱性溶液中，c(CrO 大，即CrO 碱性溶液中，c(CrO42-)大，即CrO42-占优势，溶液呈黄 色； 中性溶液中，c(Cr 中性溶液中，c(Cr2O72-) ／[c(CrO42-)]2的值为1，二者 的值为1 的浓度相等，呈橙色。 由于分子、分母的指数不同，pH改变对二者浓度的影 由于分子、分母的指数不同，pH改变对二者浓度的影 响也就不同。CrO 占二者浓度的千分之一时，pH约为 响也就不同。CrO42-占二者浓度的千分之一时，pH约为 5.5；而Cr 5.5；而Cr2O72-占千分之一时，pH约为10.0.考虑到两种 占千分之一时，pH约为10.0.考虑到两种 酸的第一步解离均较大，当酸有一定浓度时，其pH都 酸的第一步解离均较大，当酸有一定浓度时，其pH都 远小于5.5，故CrO 溶于水后主要应形成Cr 远小于5.5，故CrO3溶于水后主要应形成Cr2O72-或 HCr2O7-，而不是CrO42-,HCrO4-或H2CrO4。 ，而不是CrO
钾和钠的铬酸盐是重要的化工原 料和化学试剂，以下做重点讨论： 料和化学试剂，以下做重点讨论：
性质和用途 制备
性质与用途
铬酸钠(Na 铬酸钠(Na2CrO4)和铬酸钾(K2CrO4)都是黄 和铬酸钾(K 色晶体，前者与许多钠盐相似，容易潮 解。这两种铬酸盐的水溶液都显碱性。 重铬酸钠(Na 重铬酸钠(Na2Cr2O7)和重铬酸钾(K2Cr2O7) 和重铬酸钾(K 都是橙红色晶体，前者同样易潮解，它 们的水溶液都显酸性。
1-4铬酸盐和重铬酸盐
与铬酸、重铬酸对应的是铬酸盐和重铬 酸盐，它们的钠、钾、铵盐都是可溶的， 其颜色与其酸性一致。
铬酸盐和重铬酸盐的性质差异 表现在： 表现在：
氧化性 溶解度
氧化性
Cr(
Ⅵ)盐只有在酸性时，或者说以Cr2O72-的形式存在时，才表 盐只有在酸性时，或者说以Cr 现出强氧化性。
当以为氧化剂时，需选用重铬酸盐，即使反应在酸性溶液中 进行。例如： K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→Cr2(SO4)3+K2SO4+7H2O K2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4→Cr2(SO4)3+3Na2SO4+K2SO4+4 H2 O K2Cr2O7+14HCl→2CrCl3+3Cl2+2KCl+7H2O +14HCl→
三氧化二铬（Cr 三氧化二铬（Cr2O3) Cr2O3为绿色晶体，不 溶于水，具有两性，溶于酸形成Cr(III)盐， 溶于水，具有两性，溶于酸形成Cr(III)盐， 溶于强碱形成亚酸铬盐（CrO 溶于强碱形成亚酸铬盐（CrO2- ): Cr2O3+3H2SO4 → Cr2(SO4)3+3H2O Cr2O3+2NaOH → 2NaCrO2+H2O Cr2O3可由（NH4)2Cro7加热分解制的： 可由（NH （NH4)2Cro7 → Cr2O3+N2+4H2O Cr2O3 常用作媒染剂、有机化合成的催化剂及 油漆的染料（铬绿），也是冶炼金属铬和制 取铬盐的原料。
电解还原法用金属铁作阳极，Cr(Ⅵ)在阴极上 电解还原法用金属铁作阳极，Cr(Ⅵ 被还原成Cr(Ⅲ 被还原成Cr(Ⅲ)，阳极溶解下来的亚铁离子 Fe也可将Cr(Ⅵ 还原成Cr(Ⅲ (Fe-2e-→Fe2+)也可将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ) 。
氢氧化铬Cr（OH） 氢氧化铬Cr（OH）3 在铬（III）盐中加入氨水或NaOH溶液，即有 在铬（III）盐中加入氨水或NaOH溶液，即有 灰蓝色的Cr(OH)3胶状沉淀析出： 灰蓝色的Cr(OH)3胶状沉淀析出： Cr2(SO4）3+6NaOH→2Cr(OH)3 +3Na2SO4 +6NaOH→ Cr(OH)3具有明显的两性，在溶液中存在两种 Cr(OH)3具有明显的两性，在溶液中存在两种 平衡：
溶解度
重铬酸盐大多易溶于水，而铬酸盐中除 K+,Na+,NH4+盐外，一般都难溶于水。当向重 铬酸盐溶液中加入可溶性Ba 铬酸盐溶液中加入可溶性Ba2+,Pb2+或盐Ag+时， 或盐Ag 将促使Cr 将促使Cr2O72-朝CrO42-方向转化，而生成相应 的铬酸盐沉淀：
2Ba2++ Cr2O72- + H2O → 2BaCrO4↓ + 2H+ 2Pb2++ Cr2O72- + H2O → 2PbCrO4↓ + 2H+ 4Ag+ + Cr2O72- + H2O → 2Ag2CrO4↓ + 2H+
制备
工业上生产铬酸盐是以铬铁矿为原料，与 Na2CO3混合，高温焙烧得到铬酸钠：
4Fe(CrO2)2+8Na2CrO3+7O2 →8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
经水浸、除渣、溶液调PH至7～8，滤去Fe2O3 除渣、溶液调PH至 ，滤去Fe
和杂质反应后的水解产物Al(OH) 和杂质反应后的水解产物Al(OH)3，H2SiO3 等沉淀后，蒸发冷却得Na 等沉淀后，蒸发冷却得Na2Cr2O4·2H2O晶体。
1-1 铬
1.存在 1.存在
铬在地壳中的主要矿物是铬铁矿[FeCr [FeO· 铬在地壳中的主要矿物是铬铁矿[FeCr2O4]或[FeO·Cr2O3]，轴 晶系，晶体呈八面体，集合体常呈块状、粒状，半金属光泽。 晶系，晶体呈八面体，集合体常呈块状、粒状，半金属光泽。 铬铁矿是岩浆作用形成的矿物，常产于超基性岩中， 铬铁矿是岩浆作用形成的矿物，常产于超基性岩中，常与橄榄 石共生，也见于砂矿中，是炼铬的主要原料。 石共生，也见于砂矿中，是炼铬的主要原料。 我国的铬矿主要产于青海、甘肃和宁夏等地。 我国的铬矿主要产于青海、甘肃和宁夏等地。
西藏曲松县康金拉铬铁矿矿区
铬的良好光泽和高的抗腐蚀性常用于电镀工 业，如自行车、汽车、精密仪器零件中的电 镀制件。
铬是一种具有银白色光泽的金属，无毒，化学性 质很稳定，不锈钢中含有12%以上的铬。是最硬 质很稳定，不锈钢中含有12%以上的铬。是最硬 的金属，在周期表中位于VIB族第一种元素。在地 的金属，在周期表中位于VIB族第一种元素。在地 壳中的丰度居21位。常见的铬化合物有六价的铬 壳中的丰度居21位。常见的铬化合物有六价的铬 酐、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸钠等； 铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素。但铬 （VI）化合物有毒 VI）化合物有毒 铬和铝相似也因易形成一层氧化膜而钝化
Cr3++3OH- →Cr(OH)3 → H++Cr（OH)4-(或写成CrO2-）
向Cr（OH）3沉淀中加酸或加碱都会溶解： Cr（OH） Cr（OH） Cr（OH）3+3HCL → CrCL3+3H2O Cr（OH） +NaOH→ Cr（OH）3+NaOH→ NaCr(OH)4 显然， Cr（OH）3 和Al（OH）3，Zn（OH）2类似， Cr（OH） Al（OH） Zn（OH） 它的溶解度与溶液的酸碱性有密切关系
常见的铬(Ⅲ) 常见的铬(Ⅲ)盐有： (Ⅲ)盐有 三氯化铬(CrCl O,绿色或紫色 绿色或紫色) 三氯化铬(CrCl3·6H2O,绿色或紫色)、 硫酸铬[Cr O,紫色 紫色] 硫酸铬[Cr2(SO4)3·18H2O,紫色]、 铬钾矾[KCr(SO O,蓝紫色 蓝紫色] 铬钾矾[KCr(SO4)2·12H2O,蓝紫色]。 它们都易溶于水，水合离子[Cr(H 它们都易溶于水，水合离子[Cr(H2O)6]3+ 不仅存在于溶液中， 不仅存在于溶液中，也存在于上述化 合物的晶体中。 合物的晶体中。
Cr3+除了与H2O形成配合物外，与Cl除了与H 形成配合物外，与Cl ,NH3,CN-,SCN-,C2O42-等都能形成配合物， 例如，[CrCl 例如，[CrCl6]3,[Cr(NH3)6]3+,[Cr(CN)6]3-等，配位数一 般为6. 般为6. 下面对三氯化铬做一下介绍：
三氯化铬是常见的Cr(Ⅲ 三氯化铬是常见的Cr(Ⅲ)盐，为暗绿色晶体， 易潮解，在工业上用作催化剂媒染剂和防腐 剂等。制备时，在铬酐(CrO 剂等。制备时，在铬酐(CrO3)的水溶液中慢 慢加入浓HCl进行还原，当有氯气味时说明反 慢加入浓HCl进行还原，当有氯气味时说明反 应已经开始： 2CrO3+H2O→H2Cr2O7 H2Cr2O7+12HCl→2CrCl3+3Cl2↑+7H2O +12HCl→ 由于E 由于E⊙值相近，上述氧化还原反应不容易进行 彻底，需加入乙醇或蔗糖等有机物促进反应 进行。铬酸为强氧化剂，能引起有机物剧烈 进行。铬酸为强氧化剂，能引起有机物剧烈 分解甚至着火，故需注意安全。
若制备Na 若制备Na2CrO4·2H2O，只需加入H2SO4酸化 ，只需加入H 即可： 2Na2CrO4+H2SO4→Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O K2CrO4的工业制法与钠盐相似，只是在分解 铬铁矿时，将Na 铬铁矿时，将Na2Cr2O7改为K2CO3即可。 改为K K2Cr2O7也可由Na2Cr2O7与KCl进行复分解制得： 也可由Na KCl进行复分解制得： Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7+2NaCl +2KCl→ 上述两种生成物的分离也是利用溶解度的不 同。NaCl溶液经蒸发浓缩再冷却，的溶解 同。NaCl溶液经蒸发浓缩再冷却，的溶解 度受温度的影响不大，而K 度受温度的影响不大，而K2Cr2O7的溶解度 则显著下降，故先结晶出来。