Исследование свойств хрома и его соединений - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия
zaycev_ia
zaycev_ia21 June 2013

Исследование свойств хрома и его соединений - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия

PDF (238 KB)
13 страница
488количество посещений
Описание
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy. Реферат по химии. Кислоты Соли Свойства хрома. Экспериментальная часть Получение оксида хрома (iii) Окислительные свойства солей хрома (vi) Исследование свойств солей хрома (v...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 13
это только предварительный показ
3 shown on 13 pages
скачать документ
это только предварительный показ
3 shown on 13 pages
скачать документ
это только предварительный показ
3 shown on 13 pages
скачать документ
это только предварительный показ
3 shown on 13 pages
скачать документ

3

4.6 Опыт №6. Получение малорастворимых солей хромовых кислот

Приборы и реактивы: раствор хромата калия K2CrO4, раствор бихромата калия

K2Cr2O7, раствор нитрата серебра AgNO3.

Выполнение опыта. Наливаю в одну пробирку раствор хромата

калия, в другую - раствор бихромата калия, и добавляю в обе пробирки

раствор нитрата серебра, в обоих случаях наблюдаю образование

красно-бурого осадка.

K2CrO4 + 2AgNO3= Ag2CrO4 + 2KNO3

K2Cr2O7 + AgNO3 Ag2CrO4+ KNO3

Вывод: Растворимые соли хрома при взаимодействии с нитратом

серебра образуют нерастворимый осадок

4.7 Опыт №7. Получение гидроксида хрома

Приборы и реактивы: раствор соли хрома (III) CrCl3, едкий натр (гидроксид натрия)

NaOH.

Выполнение опыта. В пробирку с раствором хлорида хрома (III) по

каплям добавляю раствор едкого натра до образования серо-зеленого

осадка.

Вывод: Гидроксид хрома Cr(OH)3 получается при действии на соль

трехвалентного хрома щелочью:

CrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3 + 3NaCl

3

5. Применение хрома

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает

сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта

феррохрома и металлического хрома.

Хромиты широко используют в огнеупорной промышленности для

изготовления огнеупорного хромитового и хромомагнезитового кирпича.

Такой кирпич химически пассивен, устойчив при температурах выше

22000С, хорошо выдерживает резкие колебания температур.

Магнезитохромитовый кирпич - отличный огнеупорный материал для

футеровки (защитной внутренней облицовки) мартеновских печей и других

металлургических агрегатов. Своды из хромомагнезитового кирпича

выдерживают вдвое больше плавок, чем своды из упорного кварцевого

материала.

Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и

натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления

кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют

«хромом», а сапоги из нее «хромовыми». Растворимые в воде хроматы

натрия и калия применяются в текстильном и кожевенном производстве, как

консерванты древесины (они уничтожают древесные грибки).

Хромовая смесь - сернокислый раствор бихромата калия или натрия

используется для мытья химической посуды в лабораториях. Наиболее

часто применяется раствор содержащей по массе приблизительно 12 частей

K2Cr2O7, 70 частей воды и 22 части H2SO4.

Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное

участие в производстве красителей для стекольной, керамической,

3

текстильной промышленности. Нерастворимые хроматы некоторых

металлов (PbCrO4, ZnCrO4, SrCrO4) - прекрасные художественные краски.

Богатством оттенков - от розово-красного до фиолетового славится SnCrO4,

используемый в живописи по фарфору.

В мире драгоценных камней рубину принадлежит второе место после

алмаза. Технология получения искусственного рубина заключается в

следующем: в оксид алюминия Al2O3 вводят дозированную добавку оксида

хрома (III), - ему-то и обязаны рубиновые кристаллы своим чарующим

цветом. Но искусственные рубины ценятся не только за свои «внешние

данные»: рожденный с их помощью лазерный луч способен буквально

творить чудеса.

Оксид хрома (III) позволил тракторостроителям значительно

сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время

которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу,

продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало

работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда

удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошел

оксид хрома (III). Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива

образуются мельчайшие абразивные частицы оксида хрома (III), которые,

оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению

поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно

подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла

позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

3

Замена в рабочем слое магнитофонной пленки оксида железа на

частицы оксида хрома (III) позволила резко улучшить качество звучания,

пленка стала надежнее в работе.

Фотоматериалы и лекарства, катализаторы для химических процессов

и металлические покрытия - всюду хром оказывается «при деле». О

хромовых покрытиях следует рассказать подробнее.

5.1 Хромирование

Давно было замечено, что хром не только отличается большой

твердостью (в этом отношении у него нет конкурентов среди металлов), но и

хорошо сопротивляется окислению на воздухе, не взаимодействует с

кислотами. Тонкий слой этого металла попробовали электролитически

осаждать на поверхность изделий из других материалов, чтобы

предохранить их от коррозии, царапин и прочих «травм». Однако хромовые

покрытия оказались пористыми, легко отслаивались и не оправдывали

возлагаемых на них надежд.

Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования,

и лишь в 20-х годах прошлого столетия проблема была решена. Причина

неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал

трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его

шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого

времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту - в ней

валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на

некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов)

составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в

3

декоративных целях - для отделки часов, дверных ручек и других

предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на

изделие наносят тончайший слой хрома (0,0002-0,0005 миллиметра).

Литовские химики разработали способ создания многослойной

«кольчуги» для особо ответственных деталей. Тончайший верхний слой

этого покрытия (под микроскопом его поверхность и в самом деле

напоминает кольчугу) состоит из хрома: в процессе службы он первым

«принимает огонь на себя», но пока хром окисляется, проходят многие годы.

Тем временем деталь спокойно несет свою ответственную службу.

Хромированию подвергаются не только металлические детали, но и

изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный

полимер - полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались

менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов,

как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы

деталей.

Существует и другой способ хромирования - диффузионный,

протекающий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально

стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в

восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на

поверхности детали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и

коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой

сделана деталь. Но при температуре примерно 1000°С хромовый порошок

спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются

карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать

другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать

летучие галоидные соли хрома - хлорид или иодид, что позволило снизить

3

температуру процесса. Хлорид (или иодид) хрома получают

непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары

соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный

хром или феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает

хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое

покрытие гораздо прочнее связано с основным материалом, чем

гальваническое.

5.2 Сплавы

Семейство хромовых сплавов весьма многочисленно.

Таблица 3- Основные хромовые сплавы

Название Хром

Cr

Железо

Fe

Никель

Ni

Алюминий

Al

Кобальт

Co

Вольфрам

W

Феррохр

ом

65% 35 %

Нихром 15-30% 70-85%

Хромаль 17-30% 64-79% 4-6%

Стеллит 20-25% 1-3% 45-60% 5-29%

Феррохром - сплав хрома с железом, вводимый в жидкую сталь для ее

легирования. Вводить хром в чистом виде в сталь очень затруднительно - он

медленно растворяются в жидком металле, так как температуры его

плавления выше, чем у стали. У феррохрома же температура плавления

такая же, как у стали, или ниже.

3

Нихромы и хромали, устойчивы в интервале 1000-13000C, обладают

высоким электросопротивлением, используются для изготовления

нагревателей в электрических печах сопротивления.

Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает

металлу способность переносить большие нагрузки при 650-900° С. Из этих

сплавов делают, например, лопатки газовых турбин.

Стеллит очень твердый сплав, стоек против износа и коррозии;

применяется в металлообрабатывающей промышленности, для

изготовления режущих инструментов.

Комохром - сплав хрома, кобальта и молибдена безвреден для

человеческого организма и поэтому используется в восстановительной

хирургии.

Хром входит в состав очень многих марок сталей.

«Нержавейка» - сталь, отлично противостоящая коррозии и

окислению, содержит примерно 17-19% хрома и 8-13% никеля. Но этой

стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к

тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды,

выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны

хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода.

Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть

минимальным (не более 0,1%).

При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей»

окалины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов.

Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала»

окалинообразованием, в нее вводят 25-30% хрома. Такая сталь выдерживает

температуры до 1000°С.

3

Хромолибденовые стали используются для создания фюзеляжей

самолетов.

6. Экологические проблемы (Влияние геологоразведочных работ, добычи и переработки

сырья на окружающую среду)

Хром относится к высоко токсичным веществам. Действие на живой

организм солей хрома сопровождается раздражением кожи или слизистой

оболочки, иногда с образованием язв. Поражают они главным образом

верхние дыхательные пути, легкие и глаза. Оксиды хрома менее токсичны,

чем чистый металл.

Таблица 4-Предельно допустимые концентрации оксидов хрома

CrO3 Cr2O3

Разовая в воздухе населенных мест, мг/м3 0,01 1,0

Суточная в воздухе населенных мест мг/м3 0,0015 -

В воде для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водоснабжения, мг/л

0,1 1,0

В воде для рыбохозяйственных целей, мг/л 0,1 0,5

При проведении геологоразведочных работ на хромовые руды не

требуются специальные меры по защите окружающей среды. При добыче

хромовых руд для исключения попадания рудной пыли в воздух населенных

пунктов следует выполнять ряд условий: соблюдение определенного

расстояния от населенных пунктов, орошение дорог в карьерах и в складах

добытой руды.

3

Наиболее значительное нарушение окружающей среды связано с

переработкой хромового сырья, при котором в воздух попадает

значительное количество пыли при сухом долблении и сортировке. При

мокром обогащении сточные воды нуждаются в отчистке от хрома, его

оксидов, что исключает сброс сточных вод в водоемы и требует

строительства экранированных шламохранилищ.

3

Заключение

В данной работе рассмотрены основные вопросы изучения свойств

хрома- химического элемента VI группы периодической системы

Менделеева.

В первых двух разделах реферата кратко изложены факты открытия и

дальнейшего использования хрома, указана особенность распространения

хрома в природных месторождениях: хром никогда не встречается в

несвязанном состоянии.

Далее рассмотрены физические свойства хрома. Отмечены

аномальные изменения физических свойств хрома при температуре 370С.

Основные разделы реферата посвящены изучению химических

свойств хрома и его соединений. Отмечены малая химическая активность

хрома, сильные окислительные свойства и высокая токсичность его

соединений.

Отдельный раздел посвящен экспериментальному исследованию

свойств основных практически значимых соединений хрома - оксидов,

гидроксидов и солей. Все опыты подтверждены соответствующими

химическими реакциями. Результаты экспериментов могут быть

использованы при формировании лабораторного практикума по разделу

"Металлы" курса химии школьной программы.

Также в реферате рассмотрены вопросы промышленного применения

хрома и экологические проблемы его добычи и переработки.

3

Литература

1. Лисицын А.Е., Остапенко П.Е. Минеральное сырье. Хром // Справочник.

- М.: ЗАО Геоинформмарк, 1999. - 25 с.

2. Салли А., Брендз Э. Хром.- Изд. 2-е переработ. и доп. Перев. с англ. М.:

Металлургия, 1971.- 360 с.

3. Химия. Решение задач: учеб. пособие для уч. сред. и ст. шк. возраста/

Авт.- сост. А.Е.Хасанов. - Мн.: Современный литератор, 1999. -448 с.

4. Неорганическая химия. Энциклопедия школьника/ Гл. ред.

И.П.Алимарин.- М.: Советская Энциклопедия, 1975.- 384 с.

5. Энциклопедический словарь юного химика/ Сост. В.А.Крицман,

В.В.Станцо.- М.: Педагогика, 1982.- 368 с.

3

Приложение А (справочное)

Таблица А.1-Важнейшие природные соединения хрома

Название минерала Химическая формула

Хромистый железняк FeO*Cr2O3 или FeCr2O4

Магнезиохромит MgO*Cr2O3 или MgCr2O4

Алюмохромит FеО*(Аl,Сr)2O3 или Fe(Al,Cr)2O4

Пикотит (Mg,Fe)(Al,Сr,Fе)2O3, или

(Mg,Fe)O*(AI,Сr,Fе)2О3

Хромитит (Fe*Al)2O3*2Cr2O3

Добреслит FeS*Cr2S3

Крокоит PbCrO4

Вокеленит 2(Pb*Cu)CrO4(Pb*Cu)3(PO4)2

Феницит 3PbO*2Cr2O3

Березовит (PbO)2*(PbCrO4)PbCrO3

Таблица А.2-Свойства оксидов хрома

валентность обозначение свойства II CrO основной восстановитель

III Cr2O3 амфотерный

VI CrO3 кислотный окислитель

3

Рисунок А.1- Структура применения хрома по отраслям

промышленности

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
3 shown on 13 pages
скачать документ