Chrom i reakcje redoks: zadania z rozwiązaniami

Chrom to drugi po manganie bohater maturalnych redoksów. Chromian i dichromian mają chrom na tym samym stopniu +VI, są mocnymi utleniaczami i w reakcjach schodzą do Cr3+. Tutaj masz nawet trochę łatwiej niż z manganem. Bierzemy cztery prawdziwe reakcje, dwie z rozwiązaniem na filmie, i uzgadniamy je metodą połówkową. Lecimy.

Dichromian się redukuje, reszta się utlenia

Jon Cr2O72− w środowisku kwasowym przechodzi w Cr3+ (pomarańczowy schodzi do zielonego), a to, co reaguje z nim, oddaje elektrony. Uwaga na jeden haczyk: przejście chromianu w dichromian (2CrO42− + 2H+ ⇄ Cr2O72− + H2O) nie jest redoksem, bo chrom cały czas siedzi na +VI. Współczynniki dobieramy jak zwykle: bilans jonowo-elektronowy. To co, do dzieła?

Zadanie 1wykrywanie chromu

Jedną z metod wykrywania chromu jest reakcja jonów dichromianowych z nadtlenkiem wodoru w środowisku kwasowym. Powstaje nadtlenek chromu CrO5, dający po ekstrakcji eterem szafirowoniebieskie zabarwienie. Zapisz równanie otrzymywania nadtlenku chromu.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Ciekawostka: to nie jest redoks. Chrom w CrO5 nadal ma +VI (w tym związku są mostki nadtlenkowe z tlenem na −I). Bilansujemy więc zwykłym rachunkiem atomów:

Cr2O72− + 4H2O2 + 2H+ ⟶ 2CrO5 + 5H2O

Tlen: po lewej 7 + 8 = 15, po prawej 2·5 + 5 = 15. Wodór: 8 + 2 = 10 = 2·5. Ładunek: (−2) + (+2) = 0. Gra.

Cr2O72− + 4H2O2 + 2H+ ⟶ 2CrO5 + 5H2O
Zadanie 2redoks z amoniakiem

Tlenek chromu(VI) bez dostępu wody reaguje z suchym amoniakiem, ulegając redukcji do stopnia utlenienia +III. Azot z amoniaku utlenia się przy tym do stopnia utlenienia 0. Zapisz równanie tej reakcji.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Chrom schodzi z +VI do +III (pobiera 3 elektrony), a azot z −III idzie do 0 (oddaje 3 elektrony). Na dwa atomy chromu przypada wymiana 6 elektronów, więc potrzeba też dwóch atomów azotu, czyli cząsteczki N2:

2CrO3 + 2NH3 ⟶ Cr2O3 + N2 + 3H2O

Sprawdzam tlen: po lewej 6, po prawej 3 + 3 = 6. Wodór 6 = 6. Zgadza się.

2CrO3 + 2NH3 ⟶ Cr2O3 + N2 + 3H2O
Zadanie 3bilans połówkowy

Do pomarańczowego, zakwaszonego roztworu zawierającego jony chromu wprowadzono siarkowodór. Zaobserwowano zmianę barwy na zieloną i wydzielenie żółtego osadu. Zapisz równanie w formie jonowej i uzgodnij je metodą bilansu jonowo-elektronowego.

Pokaż rozwiązanie

Pomarańczowy roztwór to dichromian Cr2O72−, zielony po reakcji to Cr3+, a żółty osad to siarka. Siarkowodór jest tu reduktorem (S z −II utlenia się do 0):

redukcja: Cr2O72− + 14H+ + 6e− ⟶ 2Cr3+ + 7H2O
utlenianie: H2S ⟶ S + 2H+ + 2e−   / ·3

Zrównuję elektrony (6 e−), dodaję stronami i skracam H+:

Cr2O72− + 8H+ + 3H2S ⟶ 2Cr3+ + 3S↓ + 7H2O
Cr2O72− + 8H+ + 3H2S ⟶ 2Cr3+ + 3S↓ + 7H2O
Zadanie 4uzupełnij i uzgodnij

Uzupełnij równanie reakcji, dobierając współczynniki metodą bilansu jonowo-elektronowego:

Cr2O72− + H+ + AsO33− ⟶ Cr3+ + AsO43− + H2O
Pokaż rozwiązanie

Dichromian się redukuje (Cr z +VI do +III), a arsenian(III) utlenia się do arsenianu(V) (As z +III do +V):

utlenianie: AsO33− + H2O ⟶ AsO43− + 2H+ + 2e−   / ·3
redukcja: Cr2O72− + 14H+ + 6e− ⟶ 2Cr3+ + 7H2O

Elektrony zrównane (6 e−), dodaję stronami i redukuję H+ oraz H2O:

Cr2O72− + 8H+ + 3AsO33− ⟶ 2Cr3+ + 3AsO43− + 4H2O

Ładunek: po lewej (−2) + 8 + 3·(−3) = −3, po prawej 2·(+3) + 3·(−3) = −3. Gra.

Cr2O72− + 8H+ + 3AsO33− ⟶ 2Cr3+ + 3AsO43− + 4H2O

Chrom to obowiązkowy punkt na maturze

Pomarańcz do zieleni, a Ty na spokojnie zbierasz punkty za uzgodniony bilans.

W kursie pokazuję chrom i mangan obok siebie, żeby raz na zawsze przestały się mylić: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o reakcjach redoks chromu. W kursie jest tego więcej: równowaga chromian-dichromian, amfoteryczność związków chromu i pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.