实验报告铬Cr金属元素与元素性质

实验报告
课程名称铬Cr金属元素与元素性质
实验项目名称铬Cr及其相关实验的实验报告
实验学生姓名aa100007，帮助其制版修改者nwljy111
实验时间2014年2月9日
实验地点aa100007
一、实验目的和要求
1．实验目的：
1铬单质是否具有两性金属的通性（即类似锌，铝，铟）
2三氧化二铬是否具有两性（即类似锌，铝，铟）
3氢氧化铬是否具有两性（即类似锌，铝，铟）
4查看碳酸铬的双水解的现象并记录
5查看铬酸根与重铬酸根之间的转化的现象并记录
6检验重铬酸的氧化性
7学会制取铬的一些氧化物的制取）
二、实验主要仪器和设备
药匙，试管若干支、锥形瓶若干个，试剂（优级纯铬粉、1mol·L-1盐酸溶液、化学纯18.4mol·L-1浓硫酸、自制三氯化铬溶液（未知浓度）、1mol·L-1氢氧化钾溶液、1mol·L-1氢氧化铵溶液（氨水）、自制三氧化二铬粉末、分析纯氢氧化钾固体、分析纯无水乙醇、分析纯碳酸钠固体、工业基准试剂重铬酸钾、分析纯过氧化氢溶液、分析纯重铬酸铵固体），防护器具（毒理后述）
金属介绍
三、实验方法与步骤
实验f-1假设：如果Cr为两性金属，即Cr能与酸和碱反应
铬单质与盐酸反应和KOH反应（稀）
步骤：1.用药匙取少量铬粉于试管中，用滴管加入1mol·L-1KOH溶液。

发现铬粉和稀的KOH不反应，后查无从手册，发现并无此反应。

2.用药匙取少量铬粉于试管中，用滴管加入1mol·L-1HCl溶液。

发现有反应，并有气泡冒出，
后查无从手册，发现冒出气泡，
并收集，发现可被点燃，溶液
变成蓝紫色。

方程式Cr+2HCl(稀)=CrCl2+
H2↑（酸中无氧气）
4CrCl2+4HCl+O2=4CrCl3+
2H2O(酸中有氧气)
本次实验的实验装置类似这个
实验f-2假设Cr2O3是两性氧化物能与酸和碱反应
Cr的氧化物的三氧化二铬（化学式：Cr
O3）（灰绿色）（工业制法三氧化二铬主
2
要以铬铁矿（Fe(CrO2)2）为原料制取。

工艺中先将铬铁矿氧化为重铬酸钠（Na2Cr2O7），
再用碳或硫单质还原，即可得到三氧化二铬。

水合三氧化二铬是铬绿色料的主要成分。

）步骤：
1.制取三氧化二铬：通过重铬酸铵分解得来（(NH4)2Cr2O7==加热==Cr2O3+N2↑+4H2O）
2.取制取后的三氧化二铬分开加入两支试管分别往两支试管滴入NaOH和HCl
3.在有HCl的试管，刚加入时除了试管底层有一点绿色以外上层溶液是完全澄清透明的，将反应液放置许久，待其澄清。

放置一小时之后，溶液变成极其浅的蓝色，三氧化二铬粉末溶解（相机拍不出这么淡的蓝色，溶液看上去像是白开水）。

将溶液滴少许在pH试纸上，试纸呈现红色，即仍为酸性，说明应仍有酸残留，Cr2O3 +6HCl=2CrCl3+3H2O
4.在有NaOH的试管中，试验过，没发现现象，可能失败。

Cr2O3+ 2NaOH2NaCrO2+H2O
6.实验f-3氢氧化铬的两性检验
【III】氢氧化铬的两性检验
原理：由于氢氧化铬属于两性氢氧化物，所以它可以和强碱反应生成CrO2-和水。

【①】首先要完成氢氧化铬的制取。

由于氢氧化铬可溶于过量强碱当中，所以不用氢氧化钾溶液制备氢氧化铬，而是使用氨水。

先取自制三氯化铬溶液少许于两支试管
A、B中（图1.5），并加入氨水至溶液呈碱性（图1.6）。

能观察到溶液中出现暗淡白色的絮状沉淀并且悬浮在试管溶液的上部，而奇怪的是最上层居然还有一个透明液体层（由于照相设备的原因，所以一次只拍一根试管）。

Cr3++3OH-→Cr(OH)3(灰绿色)
【②】向试管A中缓慢地滴加1mol·L-1盐酸溶液并振荡试管，至溶液呈酸性。

第二次振荡的时候，沉淀基本就溶解完全了。

不过令我怪异的是试管中居然有一
团雾一样的东西，如图。

Cr(OH)3+3H+→Cr3++
3H2O
【③】向试管A中缓慢地滴加1mol·L-1氢氧化钾溶液并振荡试管。

第一次振荡，溶液底部的沉淀就没了，且溶液变为无色。

可能是因为一次性加入了
过多的氢氧化钾溶液的关系—
—看吧，都加了半截试管
溶于碱——[Cr(OH)4]-(亮绿色)
Cr(OH)3+OH-→[Cr(OH)4]-
7.实验f-4碳酸铬的双水解
1.原理：CO32-和Cr3+在溶液中无法共存，相互促进以至于水解完全。

2.向试管中滴加自制三氯
化铬溶液少许，并加入无水
碳酸钠固体。

固体刚一和溶液接触，就发
生了剧烈的水解反应，产生
大量的无色气体。

当我的相
机捕捉到的时候，反应已经
接近尾声了（图1.9）。

这个
反应进行得真的很快。

过了
一会，就看到试管底部出现
了沉淀如图。

应该就是氢氧化铬。

3Na2CO3+2CrCl3+3H2O==6NaCl+2Cr(OH)3↓+3CO2↑（只限于高中阶段）
实验f-5查看铬酸根与重铬酸根之间的转化的现象并记录
铬酸根即CrO42-，重铬酸根即Cr2O72-，两者化合价相同。

但是不同的是重铬酸根主要是在酸性条件下存在，而铬酸根主要是在碱性条件下存在。

随着酸性增大，平衡朝向Cr2O72-的生成而移动。

因此可以通过酸化铬酸盐溶液来制取重铬酸盐或者碱化重铬酸盐溶液制取铬酸盐。

1.向试管中加入少许工业基准试剂重铬酸钾颗粒，并加入少量蒸馏水溶解，配成溶液。

如图所示。

不过重铬酸钾貌似比较难以迅速溶解的样子，过了一个钟头试管底还是有些许残留。

而溶液本身跟铬酸钾溶液的颜色差不多了
（图2.1）。

2向试管的重铬酸钾溶
液滴加1mol·L-1氢氧
化钾溶液，观察颜
色变化。

，加入了很多滴氢氧
化钾溶液之后，在我肉眼看到的溶液变得有点黄绿色了，但是相机里面只有黄色（图2.2）。

【③】已制得的
铬酸钾溶液中滴
加18.4mol·L-1
浓硫酸，观察颜色
变化。

如图2.3，
溶液变成橘黄色，
同时产生大量气
泡。

实验f-7重铬酸的氧化性
1.重铬酸的氧化性
原理：重铬酸酸具有强氧化性，可以将乙醇氧化为具有特殊气味的乙醛，同时自身被还原，并发出大量热。

实验室用之清洗仪器。

向试管中加入少许工业基准试剂重铬酸钾颗粒，并滴加18.4mol·L-1浓硫酸若干滴。

配制重铬酸。

可以看到试管底部黑乎乎的粘稠液体（图2.4）。

2.向试管中滴加无水
乙醇。

可以说，重铬酸氧化乙
醇是个释放强热的反
应。

试管外壁摸着滚
烫，同时产生极大量的
乙醛，试管内的溶液变
成深墨绿色（图2.5）。

实验f-7铬的一些氧化物的制备
铬的一些氧化物的制备
1.首先要制取的是三氧化二铬。

本实验采取重铬酸铵分解的方法。

将
重铬酸铵固体铺
满大试管底部，
并用酒精灯加
热。

这一反应几乎
是爆炸式的，所
以我用的量很少
（记得似乎有文
献指出可以用硫酸铵与重铬酸铵共热能够比较稳定反应，不知是不是，还望求证），反应结束后生成绿色固体粉末（图2.6、2.7、2.8、2.9）。

2五氧化铬，可以通过酸化的重铬酸钾溶液滴加过氧化氢来制备，并
用乙醚萃取。

由
于我没有乙醚，
只能做做看了。

它很快就会分
解的（图3.0、
3.1）。

3.三氧化铬，即铬酸酐，可以通过浓硫酸和重铬酸钾反应，待其自然沉淀，即得。

六、实验总结与思考
通过此次实验我接触到了铬的相关行政，学会了一些铬的氧化物，但是对此还不太熟悉，做起来较生疏，还需要进一步的理解加练习。

但是实验的准备和一些方面使实验结果并不如人意。

七附上铬的毒理和题外知识
重铬酸钾（K
Cr2O7）是一种有毒且有致癌性的强氧化剂，室温下为橙红色固体。

它被
2
国际癌症研究机构（IARC）划归为第一类致癌物质，而且是强氧化剂，在实验室和工业中都有很广泛的应用。

加热到241.6℃时三斜晶系转变为单斜晶系，强热约500℃时分解为三氧化铬和铬酸钾。

不吸湿潮解，不生成水合物（不同于重铬酸钠）。

遇浓硫酸有红色针状晶体铬酸酐析出，对其加热则分解放出氧气，生成硫酸铬，使溶液的颜色由橙色变成绿色。

稍溶于冷水，水溶液呈酸性。

有毒，空气中最高容许浓度0.01mg/m^3;。

在盐酸中冷时不起作用，热时则产生氯气。

为强氧化剂。

与有机物接触摩擦、撞击能引起燃烧。

与还原剂反应生成三价铬离子。

经流行病学调查表明，对人有潜在致癌危险性。

重铬酸铵具有很强的毒性以及是可疑的致癌物质，另外亦有强烈的刺激性。

LD50
53.75mg·kg−1(大鼠经口)[1]
六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。

但这些是六价铬的特性，铬金属、三价或四价铬并不具有这些毒性。

六价铬是很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。

有报道，通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻粘膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等。

经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼。

经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹。

危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。

含有六价铬废水处理：将含铬废液pH值调至3以下，加入亚硫酸氢钠，使其中的Cr(Ⅵ)
还原成Cr(Ⅲ)，调节废液pH值在7.5～8.5之间，使Cr(Ⅲ)形成Cr(OH)3沉淀析出（如果废液中还含有汞、银等金属离子，用Ca(OH)2制成石灰乳，调节废液pH值在8～9之间，使Cr(Ⅲ)形成Cr(OH)3沉淀，再加入NaHS，使汞、银生成硫化物析出）
Cr[铬]：银色
Cr(2+)[二价铬离子]：蓝色离子
Cr(OH)4(-)[四氢氧化铬离子]:亮绿色离子CrO4(2-)[铬酸根离子]：橙黄色离子Cr(3+)[三价铬离子]：紫色离子CrO2(-)[二氧化铬离子]：绿色离子Cr2O3[三氧化二铬]：绿色固体
Cr2O7(2-)[重铬酸根离子]：橙红色离子Cr(OH)3[氢氧化铬]：灰蓝色固体Cr2(SO4)3[硫酸铬]：桃红色固体
Cr2(SO4)3·6H2O[硫酸铬晶体]：绿色晶体CrCl3•6H2O[氯化铬晶体]就有三种异构体[Cr(H2O)6]Cl3[氯化铬晶体]：紫色晶体
[Cr(H2O)5Cl]Cl2•H2O[氯化铬晶体]：浅绿色晶体[Cr(H2O)4Cl2]Cl•2H2O[氯化铬晶体]：暗绿色晶体(NH4)2Cr2O7[重铬酸铵]：橘色固体K2Cr2O7[种铬酸钾]：橙红色固体CrO4(2−)[铬酸根离子]：黄色离子Na2CrO4[铬酸钠]：黄色固体K2CrO4[铬酸钾]：黄色固体
PbCrO4[铬黄、铬酸铅]：黄色固体(NH4)2CrO4[铬酸铵]：黄色固体
C5H4N·HCrO3Cl[氯铬酸吡啶盐]：橙黄色晶体Cr2(OAc)4(H2O)2[乙酸亚铬]：深红色晶体CrO3[三氧化铬]：暗红色固体Cr(NO3)3[硝酸铬]：红紫色固体H2Cr2O7[重铬酸]：橘红色固体H2CrO4[铬酸]：橙黄色固体CrO2Cl2[铬酰氯]：暗红色液体CrCl3[氯化铬]：紫色结晶NH4[Cr(NCS)4(NH3)2]•H2O[硫氰酸铬铵]：暗红色固体(Fe•Mg)Cr2O4[铬铁矿]：黑色固体Cr•Al2O3[红宝石]；红色固体、褐色固体、紫色固体Ag2CrO4[铬酸银]：砖红色固体BaCrO4[铬酸钡]：黄色固体
[Cr(H2O)6](3+)[六水化铬离子]：紫色离子
[Cr(H2O)4(NH3)2](3+)[二氨四水化铬离子]：紫红色离子[Cr(H2O)3(NH3)3](3+)[三氨三水化铬离子]：浅红色离子[Cr(H2O)2(NH3)4](3+)[四氨二水化铬离子]：橙红色离子[Cr(H2O)(NH3)5](3+)[五氨一水化铬离子]：橙黄色离子[Cr(NH3)6](3+)[六氨化铬离子]：黄色离子
Cr2(SO4)3·18H2O[硫酸铬晶体]：紫红色晶体[Cr(H2O)4Cl2]Cl{未知名称}：暗绿色固体[Cr(H2O)6]Cl3{未知名称}：紫色固体[Cr(H2O)5Cl]Cl2{未知名称}：淡绿色固体
铬(Ⅲ)配合物
配位数大多为6，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
如CrCl3·6H2O。