Условие задачи
Получение гидроксида хрома (III)
и изучение его свойств
Решение
Ниже приведено подробное решение задачи по неорганической химии («химия неорганических соединений») о получении гидроксида хрома(III) и изучении его свойств.
──────────────────────────────
1. Метод получения гидроксида хрома(III):
Для получения гидроксида хрома(III) используется раствор соли хрома, например, хлорид хрома(III) (CrCl₃), и раствор щёлочи (NaOH или KOH). В реакционной смеси происходит реакция иона хрома(III) с гидроксид-ионами, что приводит к образованию нерастворимого осадка гидроксида хрома(III).
Реакция протекает по уравнению:
CrCl₃ + 3NaOH → Cr(OH)₃↓ + 3NaCl
При добавлении раствора NaOH к раствору CrCl₃ выделяется зеленый осадок Cr(OH)₃. Осадок фильтруют, промывают водой и, при необходимости, сушат.
──────────────────────────────
2. Изучение свойств гидроксида хрома(III):
А) Результаты осаждения:
• Образуется зеленый, нерастворимый осадок гидроксида хрома(III), который характеризуется слабой ковалентностью связи между атомом хрома и OH-группами.
Б) Амфотерность:
• Гидроксид хрома(III) является амфотерным соединением, то есть он способен реагировать как с кислотами, так и с избытком щёлочи.
– При добавлении кислоты (например, HCl) происходит растворение осадка с образованием хлорида хрома(III):
Cr(OH)₃ + 3HCl → CrCl₃ + 3H₂O
– При добавлении избытка щёлочи гидроксид может растворяться с образованием комплексного иона, например, тетрагидрокрохромата(III):
Cr(OH)₃ + OH⁻ → [Cr(OH)₄]⁻
(В некоторых системах возможно образование других комплексных анионов в зависимости от условий.)
В) Специфические свойства:
• Гидроксид Cr(OH)₃ обладает каталитическими свойствами и участвует в окислительно-восстановительных реакциях при изменении степени окисления хрома.
• При нагревании или в присутствии сильных окислителей его можно окислить до диоксида хрома (CrO₃) или других соединений хрома с более высокой степенью окисления.
──────────────────────────────
3. Итоговое описание процесса:
1. Начинают с приготовления раствора, содержащего ионы Cr³⁺ (например, раствор CrCl₃).
2. Постепенно добавляют раствор щёлочи (NaOH) при перемешивании, в результате чего происходит образование осадка гидроксида хрома(III) по уравнению
CrCl₃ + 3NaOH → Cr(OH)₃↓ + 3NaCl.
3. Полученный зеленый осадок фильтруют, промывают и используют для изучения его амфотерных свойств путем добавления кислот (для образования раствора с CrCl₃) или избытка щёлочи (для образования комплексного иона [Cr(OH)₄]⁻).
──────────────────────────────
Вывод:
Задача относится к области неорганической химии. При получении гидроксида хрома(III) основное внимание уделяется управлению реакцией осаждения, а дальнейший анализ амфотерных свойств осадка позволяет продемонстрировать его реакцию как с кислотами, так и с избытком щёлочи. Это позволяет глубже понять химические закономерности, связанные с построением и свойствами комплексов переходных металлов.
Таким образом, с помощью стандартного метода осаждения можно получить гидроксид хрома(III) и продемонстрировать его амфотерное поведение, что является важной темой в изучении неорганической химии и реакционной способности металло-гидроксидных соединений.