铬(Ⅵ)的化合物
实验室k / 2019-06-10
铬酸盐和重铬酸盐离子 在pH大于6的碱性溶液中,CrO3形成四面体黄色铬酸根CrO42-;pH在2~6之同HCrO4-和橙红色重铬酸根Cr2O72-月处于平衡;pH小于1时主要物种是H2CrO4。它们的平衡如下:
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,还存在碱式水解平衡:
Cr2O72-+OH- ⇋HCrO4-+CrO42-
HCrO4-+OH- ⇋CrO42-+H2O
对各种各样的碱进行了动力学的研究。。
平衡对pH的依赖是十分活泼的,在加入阳离子形成难溶的铬酸盐沉淀(例如Ba2+,Pb2+、Ag+)而不是重铬酸盐沉淀。而且各物种的存在决定于所用酸的性质,上述平衡只存在于HNO3和HClO4溶液中。当使用盐酸时基本上定量地转变为氯铬酸根,用硫酸时则形成硫酸根络合物:
CrO3(OH)-+H++Cl- → CrO3Cl-+H2O
CrO3(OH)-+HSO4- → CrO3(OSO3)2-+H2O
将K2Cr2O7溶解在热的6MHCl中可以简单地制得橙色氯铬酸钾并结晶出来。它可以在HCl中重结晶,但被水解。
CrO3Cl-+H2O → CrO3(OH)-+H++Cl-
用类似方法可以得到CrO3F-、CrO3Br-和CrO3I-的钾盐。由于它们的存在,即使Cr2O72-是一个强氧化剂,而对卤离子的氧化作用在动力学上是缓慢的。
重铬酸盐的酸性溶液是强氧化剂:
Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O E0=1.33伏
Fe2+和另一些常见离子被CrⅥ氧化的机理已详细研究过,同单-和双-电子的还原剂反应,开始生成的分别是CrⅤ和CrⅣ。
然而在碱性溶液中铬酸根只有很弱的氧化作用:
Cr2O42-+4H2O+3e=Cr(OH)3(s)+5OH- E0=-0.13伏
铬(Ⅵ)不产生广泛和复杂系列的多酸,而VⅤ、MoⅥ和WⅥ的弱酸性氧化物有聚阴离子的特性。这可能由于较小铬离子有较大程度的多重键Cr=O的原因。除了铬酸根和重铬酸根以外,没有含氧酸和极其重要的阴离子,虽已报导过有三铬酸盐M2ⅠCr3O10和四铬酸盐M2ⅠCr4O13存在。铵盐中重铬酸根的结构如图25-C-2所示。
卤氧化物 最重要卤氧化物是铬酰氯CrO2Cl2,它是一种深红色液体(沸点117℃)。用氯化氢和氧化铬(Ⅵ)反应可生成CrO2Cl2:
CrO3+2HCl → CrO2Cl2+H2O
将重铬酸盐和碱金属氯化物在浓硫酸中加热:
K2Cr2O7+4KCl+3H2SO4 → 2CrO2Cl2+3K2SO4+3H2O
和用其它方法也能生成CrO2Cl2。CrO2Cl2易感光然而在别的方面比较稳定,虽然它能激烈氧化有机物,可是常常有选择性。它被水解成铬酸根和盐酸。
铬酰氟CrO2F2可由氟化CrO2Cl2或用无水HF和CrO3反应来制得,它是一种很稳定的红棕色气体。
其它卤氧化物,例如CrOF4是已知的,CrO3和羧酸酐反应可以制得氟代羧酸盐,例如CrO2(OCOCF3)2。