Какой оксид хрома обладает амфотерными свойствами
Чистый хром — очень твердый тугоплавкий металл голубовато-серебристого цвета. Имеет самую большую твердость из всех применяемых в промышленности металлов. Т. пл. 1890°С, плотность 7,19 г/см.
24Cr [Ar]3d54s1
Изотопы:
50Cr (4.35 %)
52Cr (83,79 %)
53Cr (9.50 %)
54Cr (2.36 %)
ЭО 1,6
E°Cr0/Cr3+ -0,74 В
При образовании соединений с другими элементами хром может использовать от 1 до 6 валентных электронов. Наибольшую устойчивость и практическую значимость имеют соединения, в которых атомы Сг находятся в степенях окисления +2, +3, +6.
С повышением степени окисления атомов Сг в оксидах и гидроксидах их основный характер ослабевает,а кислотный — усиливается. В этом же направлении происходит замена восстановительной активности на окислительную.
Cr+2 | Cr+3 | Cr+6 | |||
Оксиды | CrOосновный | Cr2O3амфотерный | CrO3кислотный | ||
Гидроксиды | Cr(OH)2слабое основание | Cr(OH)3 ↔ HCrO2 + H2Oамфотерный гидроксид | 2H2CrO4 ↔ H2Cr2O7 + H2O сильные кислоты | ||
Соли | CrCl2, | Тип ICrCl3, | Тип IIKCrO2, | хроматыK2CrO4, | дихроматыK2Cr2O7, |
Окислительно-восстановительная функция | Сильные восстановители | Окислители и восстановители | Сильные окислители | ||
1. Алюминотермический: Сr2O3 + 2Al = Аl2O3 + 2Сr
2. Силикотермический: 2Сr2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr
3. Электролитический: 2CrCl3 = 2Сr + 3Cl2
Поверхностная оксидная пленка является причиной инертности хрома при обычной температуре, благодаря чему этот металл не подвергается атмосферной коррозии (в отличие от железа).
При нагревании хром проявляет свойства довольно активного металла, что соответствует его положению в электрохимическом ряду напряжений.
Тонкоизмельченный хром интенсивно горит в токе кислорода. На воздухе реакция с O2 происходит лишь на поверхности металла.
4Сr + 3O2 = 2Сr2O3
При осторожном окислении амальгамированного хрома образуется низший оксид CrO.
(Сr не взаимодействует с Н2, но поглощает его в больших количествах)
2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
Cr + S = CrS
CrCl3 и CrS — ионные соединения.
2Cr + N2 = 2CrN
Cr + C → CrxCy
CrN и rxCy — ковалентные тугоплавкие инертные вещества, по твердости сравнимы с алмазом.
Сr + 2HCl = СrСl2 + Н2↑
Сr + H2SO4 = CrSO4 + Н2↑
Эти кислоты не растворяют хром при обычной температуре, они переводят его в «пассивное» состояние.
Пассивацию можно частично снять сильным нагреванием, после чего хром начинает очень медленно растворяться в кипящих конц. HNO3, H2SO4, «царской водке».
Сr + 6HNO3 = Cr(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
2Сr + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
Царская водка — смесь концентрированных HNO33 и НСl (1:3), растворяет золото и платиновые металлы (Pd,Os,Ru).
Сr + CuSO4 = CrSO4 + Сu
Сr + Pb(NO3)2 = Cr(NO3)2 + Pb
2Сr + KIO3 = Сr2O3 + KCl
2Сr + 3NaNO3 = Сr2O3 + 3NaNO2
Соединения Cr (II)
СrO — оксид хрома (II). Твердое черное вещество, н. р. в Н2O.
1) медленное окисление хрома, растворенного в ртути
2Сr + O2 = 2СrO
2) обезвоживание Сr(ОН)2 в восстановительной атмосфере:
Сr(ОН)2 = СrO + H2O
СrO — неустойчивое вещество, легко окисляется при небольшом нагревании до Сr2O3; при более высоких Т диспропорционирует:
3СrО = Сr + Сr2O3
СrO — типичный основный оксид, проявляет характерные для этого класса свойства. Реакции необходимо проводить в восстановительной среде.
Сr(OН)2 — гидроксид хрома (II) твердое желтое вещество, н. р. в Н2O.
Получают обменными реакциями из солей Сr2+:
CrCl2 + 2NaOH = Сr(ОН)2 + 2NaCl
Неустойчивое вещество, разлагается при нагревании; на воздухе быстро окисляется с образованием зеленого гидроксида хрома (III);
4Сr(ОН)2 + O2 + 2Н2O = 4Сr(ОН)3
желтый → зеленый
Наиболее важные: CrCl2, CrSO4, (СН3СОО)2Сr. Гидратированный ион Сr2+ имеет бледно-голубую окраску.
1. Сr + неметалл (S, Hal2)
Сr + 2HCl(r) = CrCl2 + Н2
2. Восстановление солей Сr3+:
2СrСl3 + Н2 = 2CrCl2 + 2HCl
1. Соли Сr2+ — сильные восстановители, так как очень легко окисляются до солей Сr3+
4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4СrСl3 + 2Н2О
2. Раствор CrSO4 в разбавленной H2SO4 — превосходный поглотитель кислорода:
4CrSO4 + O2 + 2H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 2Н2О
3. С аммиаком соли Сr2+ образуют комплексные соли — аммиакаты:
CrCl2 + 6NH3 = [Cr(NH3)6]Cl2
Для Сr2+ характерно образование двойных сульфатов, например: K2Cr(SO4)2• 6Н2O
Соединения Сr(III)
Сr2О3 — оксид хрома (III), важнейшее природное соединение хрома. Сr2О3, полученный химическими методами, представляет собой темно-зеленый порошок.
1. Синтез из простых веществ:
4Сr + 3O2 = 2Сr2О3
2. Термическое разложение гидроксида хрома (III) или дихромата аммония:
2Сr(ОН)3 = Сr2O3 + 3Н2O
(NH4)2Cr2O7 = Сr2O3 + N2 + 4Н2O
3. Восстановление дихроматов углеродом или серой:
К2Сr2O7 + S = Сr2O3 + K2SO4
Сr2O3 используется для изготовления краски «хромовая зеленая», обладающей термо- и влагоустойчивостью.
Сr2O3 — типичный амфотерный оксид
В порошкообразном виде реагирует с сильными кислотами и сильными щелочами, в кристаллическом виде — химически инертное вещество.
К наиболее практически важным реакциям относятся следующие:
1. Восстановление с целью получения металлического хрома:
Сr2O3 + 2Al = 2Сr + Аl2O3
2. Сплавление с оксидами и карбонатами активных металлов:
Сr2O3 + МgО = Мg(СrO2)2
Сr2O3 + Na2CO3 = 2NaCrO2 + CO2
Образующиеся метахромиты являются производными метахромистой кислоты НСrO2.
3. Получение хлорида хрома (III):
Сr2O3 + ЗС + 3Cl2 = 2СrСl3 + ЗСО
Сr2O3 + ЗССl4 = 2СrСl3 + ЗСОСl2
Образуется в виде синевато-серого осадка при действии щелочей на соли Сr3+:
СrСl3 + 3NaOH = Сr(ОН)3 + 3NaCl
Практически нерастворимый в воде гидроксид может существовать в виде коллоидных растворов.
В твердом состоянии гидроксид хрома (III) имеет переменный состав Сr2O3• nН2O. Теряя молекулу воды, Сr(ОН)3 превращается в метагидроксид СrО(ОН).
Сr(ОН)3 — амфотерный гидроксид, способный растворяться как в кислотах, так и в щелочах:
Cr(OH)3 + 3HCl = СrСl3 + ЗН2O
Сr(ОН)3 + ЗН+ = Сr3+ + ЗН2O
Сr(ОН)3 + 3NaOH = Na3(Cr(OH)6]
Сr(ОН)3 + ЗОН- = [Cr(OH)6]3-гексагидроксохромитанион
При сплавлении с твердыми щелочами образуются метахромиты:
Сr(ОН)3 + NaOH = NaCrO2 + 2Н2O
Растворением осадка Сr(ОН)3 в кислотах получают нитрат Cr(NO3)3, хлорид СrСl3, сульфат Cr2(SO4)3 и другие соли. В твердом состоянии чаще всего содержат в составе молекул кристаллизационную воду, от количества которой зависит окраска соли.
Самой распространенной является двойная соль КСr(SO4)2• 12H2O — хромокалиевые квасцы (сине-фиолетовые кристаллы).
Хромиты, или хроматы (III) — соли, содержащие Сr3+ в составе аниона. Безводные хромиты получают сплавлением Сr2O3 с оксидами двухвалентных металлов:
Сr2O3 + МеО = Ме(СrO2)2 метахромиты
В водных растворах хромиты существуют в виде гидроксокомплексов.
К наиболее характерным свойствам солей Cr(III) относятся следующие:
1. Осаждение катиона Сг3+ под действием щелочей:
Сr3+ + ЗОН- = Сr(ОН)3
Характерный цвет осадка и его способность растворяться в избытке щелочи используется для отличия ионов Сг3+ от других катионов.
2. Легкая гидролизуемость в водных растворах, обусловливающая сильнокислый характер среды:
Сr3+ + Н2O = СrОН2+ + Н+
Соли Сr (III) с анионами слабых и летучих кислот в водных растворах не существуют; так как подвергаются необратимому гидролизу, например:
Cr2S3 + 6Н2O = 2Сr(ОН)3 + 3H2S
3. Окислительно-восстановительная активность:
а) окислитель: соли Cr(III) → соли(VI)
см. «Получение солей Cr(VI)»
б) восстановительь: соли Cr(III) → соли(II)
см. «Получение солей Cr(II)»
4. Способность к образованию комплексных соединений — аммиакатов и аквакомплексов, например:
СrСl3 + 6NH3 = [Cr(NH3)6]Cl3
Соединения Cr(VI)
Кристаллическое вещество темно-красного цвета, очень гигроскопичное, легко растворимое в воде. Основной способ получения:
К2Сr2O7(кр.) + H2SO4 = 2CrO3 + K2SO4 + Н2O
СrО3 — кислотный оксид, активно взаимодействует с водой и щелочами, образуя хромовые кислоты и хроматы.
Хромовый ангидрид — чрезвычайно энергичный окислитель. Например, этанол воспламеняется при соприкосновении с СrO3:
С2Н6ОН + 4СrO3 = 2CO2 + ЗН2O + 2Сr2O3
Продуктом восстановления хромового ангидрида, как правило, является Сr2O3.
Хромовые кислоты — Н2СrO4, Н2Сr2O7.
При растворении CrO3 в воде образуются 2 кислоты:
CrO3 + Н2O = Н2СrO4 хромовая
2CrO3 + Н2O = Н2Сr2O7 дихромовая
Обе кислоты существуют только в водных растворах. Между ними устанавливается равновесие:
2Н2СrO4 = Н2Сr2O7 + Н2O
Обе кислоты очень сильные, по первой ступени диссоциированы практически полностью:
Н2СrO4 = Н+ + НCrO4-
Н2Сr2O7 = Н+ + НСr2O7-
Хроматы (VI)
— соли, содержащие анионы хромовой кислоты CrO42-. Почти все имеют желтую окраску (реже — красную). В воде хорошо растворяются только хроматы щелочных металлов и аммония. Хроматы тяжелых металлов н. р. в Н2O. Наиболее распространены: Na2CrO4, К2CrO4, РЬCrO4 (желтый крон).
1. Сплавление CrO3 с основными оксидами, основаниями:
CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + Н2O
2. Окисление соединений Cr(III) в присутствии щелочей:
2К3[Сr(ОН)6]+ ЗВr2+ 4КОН = 2К2СrO4 + 6КВr + 8Н2O
3. Сплавление Сr2O3 со щелочами в присутствии окислителя:
Сr2О3 + 4КOН + КClO3 = 2К2СrO4 + KCl + 2Н2O
Хроматы существуют только в разбавленных щелочных растворах, которые имеют желтую окраску, характерную для анионов СrO42-. При подкислении раствора эти анионы превращаются в оранжевые дихромат-анионы:
2СrO42- + 2Н+ = Сr2O72- + Н2O Это равновесие мгновенно сдвигается в ту или иную сторону при изменении рН растворов.
Хроматы — сильные окислители.
При нагревании хроматы тяжелых металлов разлагаются; например:
4Нg2СrO4 = 2Сr2O3 + 8Нg + 5O2
Дихроматы (VI)
— соли, содержащие анионы дихромовой кислоты Сr2O72-
В отличие от монохроматов имеют оранжево-красную окраску и обладают значительно лучшей растворимостью в воде. Наиболее важные дихроматы — К2Сr2O7, Na2Cr2O7, (NH4)2Cr2O7.
Их получают из соответствующих хроматов под действием кислот, даже очень слабых, например:
2Na2CrO4 + 2СO2 + Н2O → Na2Cr2O7 + 2NaHCO3
Водные растворы дихроматов имеют кислую среду вследствие устанавливаемого равновесия с хроматанионами (см. выше). Окислительные свойства дихроматов наиболее сильно проявляются в подкисленных растворах:
Сr2O72- + 14Н+ + 6e- = 2Сr3+ + 7Н2O
При добавлении восстановителей к кислым растворам дихроматов окраска резко изменяется от оранжевой до зеленой, характерной для соединений Сг3+.
K2Cr2O7 + 14HCl = 2CrCl3 + 3Cl2↑ + 2KCl +7Н2О
K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3S↓ + K2SO4
K2Cr2O7 + 3SO2 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Эта реакция используется для получения хромокалиееых квасцов KCr(SO4)2 • 12H2O
K2Cr2O7 + 6HI + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3I2↓ + K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + 6FeSO4 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + H2O2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 3O2↑ + 7H2O
2K2Cr2O7 + 3CH3OH + 8H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3HCOOH + 2K2SO4 + 11H2O
8K2Cr2O7 + 3C12H22O11 + 32H2SO4 = 8Cr2(SO4)3 + 12CO2↑ + 8K2SO4 + 43H2O
Сплавление:
Na2Cr2O7 + 2C = Cr2O3 + Na2CO3 + CO↑
Очень сильным окислителем является «хромовая смесь» — насыщенный раствор K2Cr2O7 или Na2Cr2O7 в концентрированной H2SO4.
Хром
Твердый металл голубовато-белого цвета. Этимология слова «хром» берет начало от греч. χρῶμα — цвет, что связано с большим
разнообразием цветов соединений хрома. Массовая доля этого элемента в земной коре составляет 0.02% по массе.
Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6. У соединений, где хром принимает степень окисления +2, свойства основные, +3 — амфотерные,
+6 — кислотные.
В природе хром встречается в виде следующих соединений.
- Fe(CrO2)2 — хромистый железняк, хромит
- (Mg, Fe)Cr2O4 — магнохромит
- (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4 — алюмохромит
Получение
В промышленности хром получают прокаливанием хромистого железняка с углеродом. Также применяют алюминотермию для вытеснения хрома из
его оксида.
Fe(CrO2)2 + C = Fe + Cr + CO
Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr
Химические свойства
- Реакции с неметаллами
- Реакция с водой
- Реакции с кислотами
- Реакции с солями менее активных металлов
Уже на воздухе вступает в реакцию с кислородом: на поверхности металла образуется пленка из оксида хрома III — Cr2O3 —
происходит пассивирование. Реагирует с неметаллами при нагревании.
Cr + O2 = (t) Cr2O3
Cr + S = (t) Cr2S3
Cr + N2 = (t) CrN
Cr + C = Cr2C3
Протекает в раскаленном состоянии.
Cr + H2O = (t) Cr(OH)3 + H2↑
Cr + HCl = CrCl2 + H2↑
Cr + H2SO4(разб.) = CrSO4 + H2↑
С холодными концентрированными серной и азотной кислотой реакция не идет. Она начинается только при нагревании.
Cr + H2SO4 = (t) Cr2(SO4)3 + SO2↑ + H2O
Хром способен вытеснить из солей металлы, стоящие в ряду напряжений правее него.
Cr + CuSO4 = CrSO4 + Cu
Соединения хрома II
Соединение хрома II носят основный характер. Оксид хрома II окисляется кислородом воздуха до более устойчивой формы — оксида хрома III,
реагирует с кислотами, кислотными оксидами.
CrO + O2 = Cr2O3
CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O
CrO + SO3 = CrSO4
Гидроксид хрома II, как нерастворимый гидроксид, легко разлагается при нагревании на соответствующий оксид и воду, реагирует с кислотами,
кислотными оксидами.
Cr(OH)2 = (t) CrO + H2O
Cr(OH)2 + HCl = CrCl2 + H2O
Cr(OH)2 + SO3 = CrSO4 + H2O
Соединения хрома III
Это наиболее устойчивые соединения, которые носят амфотерный характер. К ним относятся оксид хрома III гидроксид хрома III.
Оксид хрома III реагирует как с растворами щелочей, образуя комплексные соли, так и с кислотами.
Cr2O3 + Ba(OH)2 = Ba(CrO2)2 + H2O (прокаливание, хромит бария)
Cr2O3 + NaOH + H2O = Na3[Cr(OH)6] (нет прокаливания — в водном растворе, гексагидроксохромат натрия)
Cr2O3 + HCl = CrCl3 + H2O (сохраняем степень окисления)
Оксид хрома III реагирует с более активными металлами (например, при алюминотермии).
Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr
При окислении соединение хрома III получают соединения хрома VI (в щелочной среде).
K3[Cr(OH)6] + H2O2 = K2CrO4 + KOH + H2O
Cr2O3 + 8NaOH + O2 = (t) Na2CrO4 + H2O
Соединения хрома VI
В этой степени окисления хром проявляет кислотные свойства. К ним относится оксид хрома VI — CrO3, и две кислоты, находящиеся в
растворе в состоянии равновесия: хромовая — H2CrO4 и дихромовая кислоты — H2Cr2O7.
Принципиально важно помнить окраску хроматов и дихроматов (часто она бывает дана в заданиях в качестве подсказки). Хроматы окрашивают
раствор в желтый цвет, а дихроматы — в оранжевый цвет.
Хроматы переходят в дихроматы с увеличением кислотности среды (часто в реакциях с кислотами). Цвет раствора меняется с желтого на оранжевый.
Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Если же оранжевому раствору дихромата прилить щелочь, то он сменит свой цвет на желтый — образуется хромат.
Na2Cr2O7 + NaOH = Na2CrO4 + H2O
Разложение дихромата аммония выглядит очень эффектно и носит название «вулканчик» 🙂
(NH4)2Cr2O7 = (t) Cr2O3 + N2↑ + H2O
В степени окисления +6 соединения хрома проявляют выраженные окислительные свойства.
K2Cr2O7 + HCl = CrCl3 + KCl + Cl2↑ + H2O
Железо
Является одним из самых распространенных элементов в земной коре (после алюминия), составляет 4,65% ее массы.
Для железа характерны две основные степени окисления +2, +3, +6.
В природе железо встречается в виде следующих соединений:
- Fe2O3 — красный железняк, гематит
- Fe3O4 — магнитный железняк, магнетит
- Fe2O3*H2O — бурый железняк, лимонит
- FeS2 — пирит, серый или железный колчедан
- FeCO3 — сидерит
Получение
Получают железо восстановлением из его оксида — руды. Восстанавливают с помощью угарного газа, водорода.
CO + Fe2O3 = Fe + CO2↑
H2 + Fe2O3 = Fe + H2O
Основными сплавами железа являются чугун и сталь. В стали содержание углерода менее 2%, меньше содержится P, Mn, Si, S. Чугун отличается
бо́льшим содержанием углерода (2-6%), содержит больше P, Mn, Si, S.
Химические свойства
- Реакции с неметаллами
- Реакции с кислотами
- Реакции с солями
- Восстановительные свойства
Fe + S = FeS (t > 700°C)
Fe + S = FeS2 (t
Fe + O2 = Fe3O4 (при горении железа образуется железная окалина — Fe3O4 — смесь двух оксидов
FeO*Fe2O3)
При нагревании железо взаимодействует с галогенами, азотом, фосфором, углеродом, кремнием и другими.
Fe + Cl2 = (t) FeCl3
Fe + P = (t) FeP
Fe + C = (t) Fe3C
Fe + Si = (t) FeSi
Железо активнее водорода, способно вытеснить его из кислот.
Fe + HCl = FeCl2 + H2↑
На воздухе железо покрывается пленкой оксида, из-за чего пассивируется во многих реакциях, в том числе с концентрированными холодными
серной и азотной кислотами.
Fe + H2SO4(разб.) = FeSO4 + H2↑
Реакция с концентрированными кислотами идет только при нагревании. В холодных серной и азотной кислотах железо пассивируется.
Fe + H2SO4(конц.) = Fe2(SO4)3 + SO2↑ + H2O
Железо способно вытеснить из солей металлы, стоящие в ряду напряжений правее железа.
CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu
Железо способно восстанавливать соединения железа III до II.
Fe + Fe2O3 = (t) FeO
Fe + FeCl3 = (t) FeCl2
Соединения железа II проявляют основные свойства. Реагируют c кислотами. При разложении гидроксид железа II
распадается на соответствующий оксид и воду.
FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O
Fe(OH)2 + HCl = FeCl2 + H2O
Fe(OH)2 = (t) FeO + H2O
При хранении на открытом воздухе соли железа II приобретают коричневый цвет из-за окисления до железа III.
FeCl2 + H2O + O2 = Fe(OH)Cl2
Качественной реакцией на ионы Fe2+ в растворе является реакция с красной кровяной солью — K3[Fe(CN)6] —
гексацианоферратом III калия. В результате реакции образуется берлинская лазурь (прусский синий).
FeCl2 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + KCl
Качественной реакцией на ионы Fe2+ также является взаимодействие с щелочью (гидроксидом натрия). В результате
выпадает осадок зеленого цвета.
FeCl2 + NaOH = Fe(OH)2 + NaCl
Соединения железа III проявляют амфотерные свойства. Оксид и гидроксид железа III реагирует и с кислотами, и с щелочами.
Fe(OH)3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2O
Fe(OH)3 + KOH = K3[Fe(OH)6] (гексагидроксоферрат калия)
При сплавлении комплексные соли не образуются из-за испарения воды.
Fe(OH)3 + KOH = (t) KFeO2 + H2O
Гидроксид железа III — ржавчина, образуется на воздухе в результате взаимодействия железа с водой в присутствии кислорода. При нагревании
легко распадается на воду и соответствующий оксид.
Fe + H2O + O2 = Fe(OH)3
Fe(OH)3 = (t) Fe2O3 + H2O
Качественной реакцией на ионы Fe3+ является взаимодействие с желтой кровяной солью K4[Fe(CN)6].
В результате реакции образуется берлинская лазурь (прусский синий).
FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6] + KCl
Реакция хлорида железа III с роданидом калия также является качественной, в результате нее образуется характерный раствор ярко
красного цвета.
FeCl3 + KCNS = Fe(CNS)3 + KCl
И еще одна качественная реакция на ионы Fe3+ — взаимодействие с щелочью (гидроксидом натрия). В результате
выпадает осадок бурого цвета.
FeCl3 + NaOH = Fe(OH)3 + NaCl
Соединения железа VI — ферраты — соли несуществующей в свободном виде железной кислоты. Обладают выраженными
окислительными свойствами.
Ферраты можно получить в ходе электролизом щелочи на железном аноде, а также действием хлора на взвесь Fe(OH)3
в щелочи.
Fe + KOH + H2O = (электролиз) K2FeO4 + H2↑
Fe(OH)3 + Cl2 + KOH = K2FeO4 + KCl + H2O
Медь
Один из первых металлов, освоенных человеком вследствие низкой температуры плавления и доступности получения руды.
Основные степени окисления меди +1, +2.
Медь встречается в самородном виде и в виде соединений, наиболее известные из которых:
- CuFeS2 — медный колчедан, халькопирит
- Cu2S — халькозин
- Cu2CO3(OH)2 — малахит
Получение
Пирометаллургический метод получения основан на получении меди путем обжига халькопирита, который идет в несколько этапов.
CuFeS2 + O2 = Cu2S + FeS + SO2↑
Cu2S + O2 = Cu2O + SO2
Cu2O + Cu2S = Cu + SO2
Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте и дальнейшем вытеснении меди
более активными металлами, например — железом.
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4
Медь, как малоактивный металл, выделяется при электролизе солей в водном растворе на катоде.
CuSO4 + H2O = Cu + O2 + H2SO4 (медь — на катоде, кислород — на аноде)
Химические свойства
- Реакции с неметаллами
- Реакции с кислотами
- С оксидами неметаллов
Во влажном воздухе окисляется с образованием основного карбоната меди.
Cu + CO2 + H2O + O2 = (CuOH)2CO3
При нагревании реагирует с кислородом, селеном, серой, при комнатной температуре с: хлором, бромом и йодом.
4Cu + O2 = (t) 2Cu2O (при недостатке кислорода)
2Cu + O2 = (t) 2CuO (в избытке кислорода)
Cu + Se = (t) Cu2Se
Cu + S = (t) Cu2S
Медь способна реагировать с концентрированными серной и азотной кислотами. С разбавленной серной не реагирует, с разбавленной азотной
— реакция идет.
Cu + H2SO4(конц.) = (t) CuSO4 + SO2↑ + H2O
Cu + HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O
Cu + HNO3(разб.) = Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O
Реагирует с царской водкой — смесью соляной и азотной кислот в соотношении 1 объем HNO3 к 3 объемам HCl.
Cu + HCl + HNO3 = CuCl2 + NO + H2O
Медь способна восстанавливать неметаллы из их оксидов.
Cu + SO2 = (t) CuO + S
Cu + NO2 = (t) CuO + N2↑
Cu + NO = (t) CuO + N2↑
Соединения меди I
В степени окисления +1 медь проявляет основные свойства. Соединения меди I можно получить путем восстановления соединений меди II.
CuCl2 + Cu = CuCl
CuO + Cu = Cu2O
Оксид меди I можно восстановить до меди различными восстановителями: угарным газом, алюминием (алюминотермией), водородом.
Cu2O + CO = (t) Cu + CO2
Cu2O + Al = (t) Cu + Al2O3
Cu2O + H2 = (t) Cu + H2O
Оксид меди I окисляется кислородом до оксида меди II.
Cu2O + O2 = (t) CuO
Оксид меди I вступает в реакции с кислотами.
Cu2O + HCl = CuCl + H2O
Гидроксид меди CuOH неустойчив и быстро разлагается на соответствующий оксид и воду.
CuOH → Cu2O + H2O
Соединения меди II
Степень окисления +2 является наиболее стабильной для меди. В этой степени окисления у меди есть оксид CuO и гидроксид Cu(OH)2.
Данные соединения проявляют преимущественно основные свойства.
Оксид меди II получают в реакциях термического разложения гидроксида меди II, реакцией избытка кислорода с медью при нагревании.
Cu(OH)2 = (t) CuO + H2O
Cu + O2 = (t) CuO
Химические свойства
- Реакции с кислотами
- Разложение
- Восстановление
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuO + HCl = CuCl2 + H2O
CuO = (t) Cu2O + O2
CuO + CO = Cu + CO2
CuO + C = Cu + CO
CuO + H2 = Cu + H2O
Гидроксид меди II — Cu(OH)2 — получают в реакциях обмена между растворимыми солями меди и щелочью.
CuSO4 + KOH = K2SO4 + Cu(OH)2↓
- Разложение
- Реакции с кислотами
- Реакции с щелочами
- Реакции с кислотными оксидами
При нагревании гидроксид меди II, как нерастворимое основание, легко разлагается на соответствующий оксид и воду.
Cu(OH)2 = (t) CuO + H2O
Cu(OH)2 + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
Cu(OH)2 + HCl = CuCl2 + H2O
Как сказано выше, гидроксид меди II носит преимущественно основный характер, однако способен проявлять и амфотерные свойства.
В растворе концентрированной щелочи он растворяется, образуя гидроксокомлпекс.
Cu(OH)2 + LiOH = Li2[Cu(OH)4]
Cu(OH)2 + CO2 = (CuOH)2CO3 + H2O (дигидроксокарбонат меди II — (CuOH)2CO3)
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.