鉻(Ⅵ)的化合物
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-10
鉻酸鹽和重鉻酸鹽離子 在pH大于6的堿性溶液中,CrO3形成四面體黃色鉻酸根CrO42-;pH在2~6之同HCrO4-和橙紅色重鉻酸根Cr2O72-月處于平衡;pH小于1時(shí)主要物種是H2CrO4。它們的平衡如下:
HCrO4- ?CrO42-+H+ K=10(-5.9次方)
H2CrO4 ?HCrO4-+H+ K=4.1
Cr2O72-+H2O ?2HCrO4- K=10(-2.2次方)
此外,還存在堿式水解平衡:
Cr2O72-+OH- ?HCrO4-+CrO42-
HCrO4-+OH- ?CrO42-+H2O
對各種各樣的堿進(jìn)行了動力學(xué)的研究。。
平衡對pH的依賴是十分活潑的,在加入陽離子形成難溶的鉻酸鹽沉淀(例如Ba2+,Pb2+、Ag+)而不是重鉻酸鹽沉淀。而且各物種的存在決定于所用酸的性質(zhì),上述平衡只存在于HNO3和HClO4溶液中。當(dāng)使用鹽酸時(shí)基本上定量地轉(zhuǎn)變?yōu)槁茹t酸根,用硫酸時(shí)則形成硫酸根絡(luò)合物:
CrO3(OH)-+H++Cl- → CrO3Cl-+H2O
CrO3(OH)-+HSO4- → CrO3(OSO3)2-+H2O
將K2Cr2O7溶解在熱的6MHCl中可以簡單地制得橙色氯鉻酸鉀并結(jié)晶出來。它可以在HCl中重結(jié)晶,但被水解。
CrO3Cl-+H2O → CrO3(OH)-+H++Cl-
用類似方法可以得到CrO3F-、CrO3Br-和CrO3I-的鉀鹽。由于它們的存在,即使Cr2O72-是一個強(qiáng)氧化劑,而對鹵離子的氧化作用在動力學(xué)上是緩慢的。
重鉻酸鹽的酸性溶液是強(qiáng)氧化劑:
Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O E0=1.33伏
Fe2+和另一些常見離子被CrⅥ氧化的機(jī)理已詳細(xì)研究過,同單-和雙-電子的還原劑反應(yīng),開始生成的分別是CrⅤ和CrⅣ。
然而在堿性溶液中鉻酸根只有很弱的氧化作用:
Cr2O42-+4H2O+3e=Cr(OH)3(s)+5OH- E0=-0.13伏
鉻(Ⅵ)不產(chǎn)生廣泛和復(fù)雜系列的多酸,而VⅤ、MoⅥ和WⅥ的弱酸性氧化物有聚陰離子的特性。這可能由于較小鉻離子有較大程度的多重鍵Cr=O的原因。除了鉻酸根和重鉻酸根以外,沒有含氧酸和極其重要的陰離子,雖已報(bào)導(dǎo)過有三鉻酸鹽M2ⅠCr3O10和四鉻酸鹽M2ⅠCr4O13存在。銨鹽中重鉻酸根的結(jié)構(gòu)如圖25-C-2所示。
鹵氧化物 最重要鹵氧化物是鉻酰氯CrO2Cl2,它是一種深紅色液體(沸點(diǎn)117℃)。用氯化氫和氧化鉻(Ⅵ)反應(yīng)可生成CrO2Cl2:
CrO3+2HCl → CrO2Cl2+H2O
將重鉻酸鹽和堿金屬氯化物在濃硫酸中加熱:
K2Cr2O7+4KCl+3H2SO4 → 2CrO2Cl2+3K2SO4+3H2O
和用其它方法也能生成CrO2Cl2。CrO2Cl2易感光然而在別的方面比較穩(wěn)定,雖然它能激烈氧化有機(jī)物,可是常常有選擇性。它被水解成鉻酸根和鹽酸。
鉻酰氟CrO2F2可由氟化CrO2Cl2或用無水HF和CrO3反應(yīng)來制得,它是一種很穩(wěn)定的紅棕色氣體。
其它鹵氧化物,例如CrOF4是已知的,CrO3和羧酸酐反應(yīng)可以制得氟代羧酸鹽,例如CrO2(OCOCF3)2。