铬及其化合物

1、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,铬及其化合物,1-1 铬,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 铬和铝相似也因易形成一层氧化膜而钝化,铬的氧化物有CrO，Cr2 o3和CrO3， 对应水合物为Cr（O

2、H）2，Cr（OH）3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,1-2铬氧化物和氢氧化物,1.三氧化二铬和氢氧化铬,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： （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

3、料,氢氧化铬Cr（OH）3 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： Cr2(SO4）3+6NaOH2Cr(OH)3 +3Na2SO4 Cr(OH)3具有明显的两性，在溶液中存在两种平衡,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）3+3HCL CrCL3+3H2O Cr（OH）3+NaOH NaCr(OH)4 显然， Cr（OH）3 和Al（OH）3，Zn（OH）2类似，它的溶解度与溶液的酸碱性有密切关系,2.三氧化铬,CrO3为暗红色的针状晶体，易潮解，有毒，超过熔

4、点（195.C)即分解释出O2，CrO3为强氧化剂，遇到有机物易引起燃烧或爆炸。 CrO3可有固体Na2Cr2O7和浓H2SO4经复分解得,Na2Cr2O7+H2SO4=2NaHSO4+ 2CrO3+H2O CrO3溶于碱生成铬酸盐： CrO3+2NaOHNa2CrO4+H2O 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：H2CrO4和其二聚体H2Cr2O7。前者在水中的解离为 H2CrO4H+HCrO4- K1=4.1 (1) HCrO4-H+CrO42- K2=10-5.9=1.310-6 (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

5、)。铬的两种酸在水中又互为平衡，即 2HCrO4Cr2O72-+H2O K3=102.2=1.58102 (3) (3)-2(2)得 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O K 则 K=c(Cr2O72-) c(CrO42-)2c(H+)2 =1014,有上式可知： 酸性溶液中，c(Cr2O72-)大，即Cr2O72-占优势，颜色呈 橙红； 碱性溶液中，c(CrO42-)大，即CrO42-占优势，溶液呈黄 色； 中性溶液中，c(Cr2O72-) c(CrO42-)2的值为1，二者 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 响也就不同。CrO42-占二者浓度的

6、千分之一时，pH约为 5.5；而Cr2O72-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 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,常见的铬()盐有： 三氯化铬(CrCl36H2O,绿色或紫色)、 硫酸铬Cr2(SO4)318H2O,紫色、 铬钾矾KCr(SO4)212H2O,蓝紫色。 它们都易溶于水，水合离子Cr(H2O)63+不仅存在于溶液中，也存在于上述化合物的晶体中,1-3 铬盐,Cr3+除了与H2O形成配合物外，与Cl-,NH3,CN-,SCN-,C2O4

7、2-等都能形成配合物，例如，CrCl63-,Cr(NH3)63+,Cr(CN)63-等，配位数一般为6. 下面对三氯化铬做一下介绍,三氯化铬是常见的Cr()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(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应已经开始： 2CrO3+H2OH2Cr2O7 H2Cr2O7+12HCl2CrCl3+3Cl2+7H2O 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，能引起有机物剧烈分解甚至着火，故需注意安全,三氯化铬,1-4铬酸盐和重铬酸盐,与铬酸、重铬酸对

8、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,氧化性 溶解度,氧化性,Cr()盐只有在酸性时，或者说以Cr2O72-的形式存在时，才表现出强氧化性。 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+7H2SO4Cr2(SO4)3+K2SO4+7H2O K2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4Cr2(SO4)3+3Na2SO4+K2SO4+4H2O K2Cr2O7+14HCl2CrCl3+3Cl2+2KCl+7H2O,溶解度,重铬酸盐大多易溶于水，而铬酸盐中除K+,Na+,NH4+盐

9、外，一般都难溶于水。当向重铬酸盐溶液中加入可溶性Ba2+,Pb2+或盐Ag+时，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,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,性质和用途 制备,性质与用途,铬酸钠(Na2CrO4)和铬酸钾(K2CrO4)都是黄色晶体，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(Na2Cr2O7)和重铬

10、酸钾(K2Cr2O7)都是橙红色晶体，前者同样易潮解，它们的水溶液都显酸性,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78，滤去Fe2O3和杂质反应后的水解产物Al(OH)3，H2SiO3等沉淀后，蒸发冷却得Na2Cr2O42H2O晶体,若制备Na2CrO42H2O，只需加入H2SO4酸化即可： 2Na2CrO4+H2SO4Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O K2CrO4的工业制法与钠盐相似，只是在分解铬铁矿时，将Na2Cr2O7改为K

11、2CO3即可。 K2Cr2O7也可由Na2Cr2O7与KCl进行复分解制得： Na2Cr2O7+2KClK2Cr2O7+2NaCl 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,1-5含铬废水的处理,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,N2H42H2O（水合肼）或含SO2烟道废气等作为还原剂，将Cr()还原成Cr()，再用石灰乳沉淀为Cr(OH)3除去。 电解还原法用金属铁作阳极，Cr()在阴极上被还原成Cr()，阳极溶解下来的亚铁离子(Fe-2e-Fe2+)也可将Cr()还原成Cr(),铬在废水中常以阴离子或存在，让废水流经阴离子交换树脂进行离子交换。交换后的树脂用NaOH处理，再生后重复使用。交换和再生的反应式如下