Условие задачи

Хром образует соединения, в которых он проявляет степени окисления +2, +3, +6. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида хрома (III).

Решение

Ниже приведено подробное решение задачи по неорганической химии.

1. Определим свойства соединений хрома в заданных степенях окисления.

При степени окисления:
• +2: хром действует как типичный металл, образуя щёлочные (основные) оксиды и гидроксиды.
• +3: соединения обладают амфотерными свойствами – как основные, так и кислотные.
• +6: соединения являются кислыми.

2. Составляем формулы оксидов и гидроксидов по степеням окисления.

А) Степень окисления +2
• Оксид: поскольку заряд Cr равен +2, а кислород –2, соотношение 1 : 1 даёт формулу
CrO
• Гидроксид: OH – имеет заряд –1, поэтому для нейтрализации заряда Cr(+2) потребуется две группы OH:
Cr(OH)2

Б) Степень окисления +3
• Оксид: чтобы сумма зарядов была нулевой, два атома Cr(+3) компенсируются тремя атомами O(–2):
Cr2O3
• Гидроксид: для Cr(+3) необходимо три группы OH (каждая –1):
Cr(OH)3

В) Степень окисления +6
• Оксид: один атом хрома с зарядом +6 компенсируется тремя атомами кислорода (3 × (–2) = –6):
CrO3
• Гидроксид: В случае Cr(+6) характерно, что образуется кислый оксид, а не гидроксид, поскольку соединения этой степени окисления вступают с водой в образование кислоты (хромовой кислоты). При взаимодействии CrO3 с водой получают хромовую кислоту:
CrO3 + H2O → H2CrO4
Таким образом, стабильного гидроксида хрома(+6) не существует.

3. Докажем амфотерность гидроксида Cr(OH)3.

Амфотерность означает, что соединение может реагировать как с кислотами, так и с основаниями.

Реакция с кислотой (например, соляной кислотой):
Cr(OH)3 + 3 HCl → CrCl3 + 3 H2O
В этом уравнении гидроксид действует как основание, нейтрализуя кислоту.

Реакция с щёлочью (например, гидроксидом натрия):
Cr(OH)3 + 3 NaOH → Na3[Cr(OH)6]
При избытке щёлочи гидроксид Cr(OH)3 ведёт себя как кислота, образуя комплексный ион [Cr(OH)6]³⁻.

Таким образом, амфотерность Cr(OH)3 доказана тем, что он реагирует как с кислотой (показывая основное поведение), так и с щёлочью (кислотное поведение).

Ответ по модулю задания:

• Для Cr(+2):
Оксид – CrO, гидроксид – Cr(OH)2
• Для Cr(+3):
Оксид – Cr2O3, гидроксид – Cr(OH)3
• Для Cr(+6):
Оксид – CrO3; стабильнообразующегося гидроксида нет – при добавлении воды CrO3 превращается в хромовую кислоту H2CrO4

Доказательство амфотерности гидроксида Cr(OH)3:
Cr(OH)3 + 3 HCl → CrCl3 + 3 H2O
Cr(OH)3 + 3 NaOH → Na3[Cr(OH)6]