《cr的基本性质.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《cr的基本性质.docx（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、cr- 化学元素铬cr 即 铬。铬元素符号Cr，银白色金属，在元素周期表中属 B族， 铬的原子序数24，原子量51.996，体心立方晶体，常见化合价为+3、+6和+2。1797年法国化学家沃克兰 (L.N.Vauquelin)在西伯利亚红铅矿（铬铅矿）中发现一种新元素，次年用碳还原，得金属铬。因为铬能够生成美丽多色的化合物，根据希腊字chroma（颜色）命名为chromium。基本信息中文名铬发现时间1797年外文名chromium原子序数24元素符号Cr原子量51.996发现者沃克(L.N.Vauquelin)历史简介铬是由法国化学家Nicholas Louis Vauquelin在巴黎于1
2、798年发现的。他被一种鲜红色的矿石吸引住了，其是于1766年在西伯利亚的金矿开采的，而且曾被归类于西伯利亚红铅。现在知道它是铬铅矿，是铬酸铅的一种形式。Vauquelin分析了它并确认它是一种铅矿石。之后他将其溶解进了酸中，沉淀出铅，过滤掉之后，他把注意力集中到了留下的液剂上，他成功的从中独立出了铬。因着迷于它在溶液中能产生的颜色的范围，他把它命名为chromium（铬），基于希腊词语chroma（颜色）。他之后发现翡翠的绿色也是因为铬。基本信息银白色金属，质极硬，耐腐蚀。密度7.20克/cm 。熔点185720，沸点2672。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中
3、一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，即易溶解于几乎所有的酸中。在高温下被水蒸气所氧化，在1000下被一氧化碳所氧化。在高温下，铬与氮起反应并被碱所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢。不溶于水。镀在金属上可起保护作用。基本性质中文名称:铬中文别名:含铬色料的通称;金属铬;铬(微晶);铬粉;铬粒;铬片;铬单晶片;铬溅射耙材英文名称:Chromium(III) atomic absorption standard solution英文别名:chromium coating quality balzers 0.7-3.5 mm; Chromiumc
4、hipsNmmthick 99,99%; Chromium crystallites (99.99%); ChromiumpelletsNmm; ChromiumflakesNmmanddown; ChromiumpowderNmesh; Chromiumlumpelectrolytic; Chromium chips (99.8%); Chromium pellets(99.7%); Chromium flakes(99.3%); Chromium(III); Chromium solution 1000 ppm; Chromium solution 10 000 ppm; ChromeCA
5、S:7440-47-31EINECS:231-157-5分子式:Cr分子量:52分子结构:元素原子量：51.9961元素类型：金属元素原子体积：(立方厘米/摩尔)7.23元素在太阳中的含量：(ppm)20元素在海水中的含量：(ppm)太平洋表面 0.00015地壳中含量：（ppm）100质子数：24中子数：28原子序数：24所属周期：3所属族数：VIB核电荷数：24电子层分布：2-8-13-1电子层：K-L-M-N外围电子层排布：3d4s1晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。氧化态：Main Cr+3,Other Cr-2, Cr-1, Cr0, Cr+1, Cr+2, C
6、r+4, Cr+5, Cr+6电负性： 1.66外围电子排布： 3d5 4s1核外电子排布： 2,8,13,1同位素及放射线： Cr-4942.3m Cr-50 Cr-5127.7d *Cr-52 Cr-53 Cr-54电子亲合和能： 0 KJmol第一电离能： 653 KJmol第二电离能： 1592 KJmol第三电离能： 2987 KJmol单质密度： 7.19 g/cm单质熔点： 1857.0 单质沸点： 2672.0 原子半径： 1.85 埃 离子半径： 0.62(+3) 埃共价半径： 1.18 埃晶胞参数：a = 291 pmb = 291 pmc = 291 pm = 90 =
7、90 = 90莫氏硬度：9电离能 (kJ /mol)M - M+ 652.7M+ - M2+ 1592M2+ - M3+ 2987M3+ - M4+ 4740M4+ - M5+ 6690M5+ - M6+ 8738M6+ - M7+ 15550M7+ - M8+ 17830M8+ - M9+ 20220M9+ - M10+ 23580声音在其中的传播速率：（m/S）5940发现人：沃克兰发现年代：1797年发现过程：1797年，法国的沃克兰，从红铅矿和盐酸反应的产物里，提出三氧化铬，并用木炭和铬酐共热，得到金属铬。物理性质铬是银白色有光泽的金属，纯铬有延展性，含杂质的铬硬而脆。化学性质铬能慢慢
8、地溶于稀盐酸、稀硫酸，而生成蓝色溶液。与空气接触则很快变成绿色，被空气中的氧氧化成绿色的Cr2O3的缘故。Cr + 2HCl= CrCl+ H4CrCl2 + 4HCl + O= 4CrCl+ 2HO铬与浓硫酸反应，则生成二氧化硫和硫酸铬()。2Cr + 6H2SO4 =Cr2(SO4)3+ 3SO2 + 6H2O但铬不溶于浓硝酸，因为表面生成紧密的氧化物薄膜而呈钝态。在高温下，铬能与卤素、硫、氮、碳等直接化合。铬与稀硫酸反应。Cr + H2SO4 = CrSO4 + H21-3冶炼方法钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。金属铬生产则采用金属热还原（铝热）法及电解法。铝热法生
9、产包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序，主要工艺流程见图1。氧化铬制取铬铁矿磨细至160200目，配加纯碱和白云石，于10501150下氧化焙烧，再用水逆流浸出（见浸取）和过滤，获得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为78，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na2CrO4大于 450克/升，滤出Na2SO4结晶。溶液用硫酸调整pH为40.2,再滤出Na2SO4结晶，获得重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。浓缩溶液到约含Na2Cr2O71100克/升时，冷却滤出Na2SO4结晶，再将溶液浓缩到含Na2Cr2O715001550克/升，并于90100保
10、温8小时，然后冷却到35以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在1516大气压下通入含50%CO2的气体,析出的沉淀为碳酸氢钠：2Na2CrO4+2CO2+H2ONa2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。三氧化二铬的制备可用：氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700800还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于11501200煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色，颗粒较大,纯度高，但生产工序多，
11、并产生有害气体 HCl。煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐：Na2Cr2O7+2H2SO42CrO3+2NaHSO4+H2O静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800950下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。煅烧氢氧化铬法。即将含Na2CrO4大于 200克/升的溶液加温至95以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬Cr(OH)3沉淀。氢氧化铬在回转窑中于1300煅烧分解为三氧化二铬
12、Cr2O3。此法工序少，产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。铝热还原要求原料含 Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%,含铅、砷、锡、锑各低于0.001%。铝粒粒度应小于0.5毫米，铝量应不大于理论量的98%。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。反应焓H圏=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，H圏至少应为-72千卡/摩尔（铝），要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；也可将混合料预热到350400再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应
13、终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5%的金属铬,其中含铝不大于0.5%。渣中含Al2O3高达90%，可作研磨材料。电解法生产目前一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2）。把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中，过滤除去硅酸盐等残渣,滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持3035，放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3(NH4)2SO424H2O。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1%Ag)作阳极，电流密度753
14、安/米2，槽电压 4.2伏，电解液温度5254。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.12.4。平均电流效率 45%，电耗约18.5千瓦时/公斤。产品纯度为99.299.4%的片状金属铬，含氧0.30.5%,呈脆性。为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解（电流密度 9500安/米2，温度8487），可得高纯度金属铬（含氧0.010.02%），但电流效率很低(67%)。工业使用工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖晶石(MgOAl2O3)和磁铁矿(FeOFe2O3)类，其通用化学式是(Fe，Mg)O(Cr，Fe，Al2O3)。由于二价元素(M
15、g2+、Fe2+、Zn2+ )和三价元素(Al3+、Fe3+、Cr3+)相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。除主成分FeO及Cr2O3外，一般含有不同成分的 MgO、Al2O3 及其他杂质。矿石结构组成对使用有明显影响，如铬尖晶石比铬铁矿(FeOCr2O3)难于还原；含蛇纹石的铬矿石，若其中挥发物大于 2%，用它制造的铬质耐火砖在加热到1000时，会因释放结晶水而炸裂。美国1978年耗用铬铁矿917000吨，其用途分配如下：冶金61%，化工21%，耐火材料18%。1981年伦敦市场铬矿石价格：土耳其矿(48%Cr2O3,Cr/Fe=3)130135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44%Cr2O3)6070美元/吨。主要用途铬为不活泼性金属，在常温下对氧和湿气都是稳定的,但和氟反应生成CrF3。温度高于600时铬和水、氮、碳、硫反应生成相应的Cr2O3，Cr2N和CrN, Cr7C3和Cr3C2,C r2S3。铬和氧反应时开始较快，当表面生成氧化薄膜之后速度急剧减慢；加热到1200时，氧化薄膜破坏，氧化速度重新加快，到2000时铬在氧中燃烧生成C
