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铬在高考试题中——为什么频繁出现?
每年高考化学,铬元素频繁登场,选择题、物质结构大题、工艺流程大题里总能见到它。
教材中并没有大篇幅讲解铬,为什么命题人偏爱拿它出题?
那么,铬有哪些核心考点?
一、原子结构:最经典的“特例”,物质结构必考
铬,原子序数24,第四周期ⅥB族过渡金属。
很多同学写电子排布时,会惯性写成1s22s22p63s23p63d44s2,这是错误写法!
✅ 铬基态原子完整电子层结构:1s22s22p63s23p63d54s1,简写为[Ar] 3d54s1。价电子层:3d54s1。
原理:根据洪特规则特例,3d 轨道半充满(5 个电子)、4s 轨道有 1 个电子时,整体能量更低,体系更稳定。
5 个 d 轨道各填充 1 个电子,4s 轨道 1 个电子,一共有 6 个未成对电子,是d 区第四周期基态原子中未成对电子数最多的原子。
👉高考出题角度:
1. 写 Cr 基态原子电子排布式、价电子排布;
2. 判断未成对电子数量(6 个,高频填空);
3. 比较 Cr 原子与相邻元素的第一电离能、金属键、熔沸点;
4. 判断轨道杂化、磁性(有未成对电子,显顺磁性)。
划重点:Cr 和 Cu 是高中物质结构两大电子排布特例,几乎是必考储备知识点。
二、多彩多变的价态,完美承载氧化还原大题
铬的英文原意就是“颜色”,不同价态离子颜色差异明显,非常适合做推断与实验题素材:
+3 价铬:水溶液中常以配离子形式存在,颜色会随配体、浓度、水解等变化。[Cr(H2O)6]3+呈蓝紫色,实际题目中也常见灰绿色或绿色;碱性条件生成[Cr(OH)4]-,呈亮绿色。三价铬毒性远低于六价铬,高中资料中常称其为人体必需微量元素之一。
+6 价铬:铬酸根 CrO42-呈黄色,碱性环境中较稳定;重铬酸根Cr2O72-呈橙红色,酸性环境中较稳定。
二者存在pH 驱动的化学平衡:
2CrO42-+ 2H+ =Cr2O72-+ H2O
+6 价铬具有强氧化性,同时有毒,六价铬化合物是致癌物,属于重金属污染物。
命题人特别喜欢在这里考察:
✅ 氧化还原方程式配平Cr2O72-还原为Cr3+是高考经典反应)
✅ 平衡移动:改变 pH,铬酸根、重铬酸根相互转化,颜色变化判断
✅ 离子共存判断(酸性重铬酸根强氧化性,不能和还原性离子大量共存)
三、工艺流程题“常客”,贴合真实工业生产与环境热点
铬工业应用非常广:不锈钢、金属电镀、鞣革、颜料。
同时含铬废水是经典重金属污染案例,完美契合新高考“化学与环境、化工生产”的命题方向。
铬铁矿制备重铬酸盐,是高考工艺流程的经典母题,常见设问:
1. 焙烧氧化,把 Cr(Ⅲ) 转化 Cr(Ⅵ);
2.调节pH 除铁、铝杂质;
3.酸化实现铬酸根向重铬酸根转化;
4.含铬废水处理:还原+ 调 pH 沉淀除去 Cr3+;
5.沉淀溶解平衡、Ksp计算。
命题逻辑:
用陌生真实工业情境,考察课本学过的氧化还原、平衡、沉淀分离,属于“新情境,旧原理”,非常适合选拔学生。
四、新高考素养导向,铬是绝佳命题载体
新高考不再只考死记硬背,重在信息提取、迁移应用。铬刚好满足:
1. 课本不详细讲解,属于陌生元素,学生不能靠背诵,必须现场读取题干信息;
2. 横跨物质结构、元素化合物、氧化还原、化学平衡、工业流程、环境化学多个模块,一道题可以同时考察多个板块知识;
3. 兼顾绿色化学、重金属污染治理,贴合化学学科核心素养,符合高考命题方向。
五、高考考点扫描+ 典型例题剖析
✅ 考点扫描(铬相关考题,就这 4 大类)
1. 物质结构模块 Cr 原子电子排布式、价电子排布;未成对电子数;洪特规则特例;金属键、熔沸点、电离能比较;顺磁性判断。
坑点:千万不要写成3d44s2,未成对电子数容易错算成4 个。
2. 离子平衡模块 CrO42-(黄)与Cr2O72-(橙红)转化平衡;pH 对平衡移动的影响;离子共存。
坑点:这个平衡不是氧化还原反应,而是pH 驱动的缩合/水解平衡,Cr 化合价始终为 +6。
3. 氧化还原反应 酸性条件 Cr2O72-被还原生成Cr3+;配平、电子转移数目计算。
坑点:酸性环境产物写H2O,不能写 OH-。
4. 化工流程 + 环境化学 铬铁矿焙烧、除杂;含铬废水处理(先还原 Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅲ),再调 pH 生成 Cr(OH)3沉淀除去);Ksp计算、重金属污染、绿色化学评价。
✅ 典型例题剖析
【例题1|物质结构】Cr 是 24 号元素,写出基态 Cr 原子价电子排布式,基态 Cr 原子未成对电子数为____。
答案:3d54s1;6。
解析:洪特规则特例,3d 半满、4s 单电子。5 个 d 轨道各 1 个电子,4s 轨道 1 个电子,合计 6 个未成对电子。很多同学易错写 3d44s2,未成对电子算成4。
【例题2|离子平衡】在 K2CrO4溶液中滴加稀硫酸,溶液颜色由黄色变为橙红色,用离子方程式解释现象:________。
答案:2CrO42-+ 2H+=Cr2O72-+ H2O
解析:酸化,平衡正向移动,CrO42-转化为Cr2O72-;注意:化合价不变,非氧化还原。
【例题3|氧化还原】酸性条件下,Cr2O72-可以氧化Fe2+,Cr2O72-被还原为Cr3+,写出离子方程式。
答案:Cr2O72-+ 6Fe2+ + 14H+= 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
解析:Cr:+6→+3,每个 Cr2O72-得6 个电子;Fe:+2→+3,失 1 个电子,所以 Fe2+系数配6。酸性环境,左边补 H+,右边生成水。
【例题4|工艺流程】含 Cr2O72-的废水有毒,处理方案:加入Na2SO3还原,再调pH 沉淀除去 Cr 元素。写出还原阶段离子方程式。
答案:Cr2O72- + 3SO32-+ 8H+= 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O
解析:+6 价 Cr→+3 价 Cr;+4 价 S→+6 价 S。还原之后,再加碱,Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀除去。
六、复习中如何刷题(铬专题刷题策略)
1. 分模块刷题,不要盲目刷整套卷子
① 第一阶段:专项突破单独刷物质结构选做题中的 Cr 小题,重点巩固电子排布、未成对电子、洪特规则特例。
② 第二阶段:氧化还原专题专门刷重铬酸根参与的氧化还原配平、电子转移计算,熟练“酸性环境配平套路”。
③ 第三阶段:工艺流程大题集中刷含铬化工流程真题(铬铁矿焙烧、含铬废水处理两类母题)。
❌ 避雷:不要一上来刷大量模拟怪题,优先高考真题 > 优质模考题。
2. 建立错题本,只抓两类错题
记忆类错误:电子排布写反、未成对电子数算错、离子颜色记混。这类直接摘抄知识点,考前反复翻看。· 逻辑类错误:平衡移动判断错误、氧化还原配平出错、Ksp计算失误。不要只抄答案,写出错因:是环境(酸性/碱性)判断失误,还是电子得失算错。
3. 提炼“铬答题模板”,考场直接套用
4.重铬酸根配平模板:酸性Cr2O72---> Cr3+,每个Cr2O72-得到6 个电子。
5.废水处理模板:先还原Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅲ),再调 pH,生成 Cr(OH)3沉淀除去。
6. 平衡描述模板:增大 H+ 浓度,平衡
2CrO42-+ 2H+ =Cr2O72-+ H2O 正向移动,黄色变橙红。
7.刷题后的复盘(最重要)
做完一道铬的大题,问自己3 个问题:
① 本题考的是 Cr 的什么性质?
② 题干给出哪些信息,我有没有忽略?
③ 我踩的坑是什么,同类题如何规避?
小建议:铬专题不需要刷几十道,真题5~8 道吃透,足够应对高考所有铬相关题型。铬命题套路非常固定,万变不离其宗。
七、铬易混坑点清单(考前必看)
✅ 坑 1:电子排布惯性错误很多同学直接写 3d4 4s2,忽略洪特规则特例。Cr 价电子:3d5 4s1,未成对电子6 个,不是 4 个。Cu 同理:3d104s1。
✅ 坑 2:铬酸根与重铬酸根平衡,误以为是氧化还原2CrO42- + 2H+ = Cr2O72-+ H2O,Cr 始终为 +6 价,没有电子转移,只是 pH 改变引起的缩合/水解平衡。选择题高频陷阱。
✅ 坑 3:混淆三价铬离子颜色稀溶液 Cr3+ 可呈蓝紫色;实际做题常看到灰绿色或绿色;碱性条件生成 [Cr(OH)4]- 呈亮绿色。不要全部统一记成绿色,题干给的颜色优先!
题干信息> 背诵记忆。
✅ 坑 4:配平环境搞错高中常见的 Cr2O72-氧化还原反应通常在酸性条件下进行。酸性方程式:左边补H+,生成物是 H2O;碱性环境中 Cr2O72-会转化为CrO42-,铬主要以CrO42-形式存在,氧化性较弱。
✅ 坑 5:含铬废水处理顺序颠倒不能先加碱沉淀,再还原!CrO42-、Cr2O72-(+6 价铬)不会形成氢氧化物沉淀。必须先还原为 Cr3+,再调pH 生成 Cr(OH)3沉淀除去。
✅ 坑 6:价电子概念混淆Cr 价电子是 3d54s1,价电子包括3d 和 4s,不是只有 4s¹;书写物质结构大题,看清题目问的是电子排布式还是价电子排布式,二者不能混用。
✅ 坑 7:毒性混淆+6 价铬(铬酸根、重铬酸根)毒性大且致癌;+3 价铬毒性远低于 +6 价铬,高中资料常称其为人体必需微量元素之一。选择题经常在这里设置正误判断。
✍️ 铬高频考点总结(直接保存复习)1. Cr(24 号)价电子排布:3d54s1,6 个未成对电子(物质结构大题高频)。
2. 价态:+3、+6 为主;+6 价铬强氧化性,有毒;+3 价铬较稳定。
3. 平衡:CrO42-(黄色) 在 H+或OH-]与Cr2O72-(橙红色)形成的平衡。
4. 氧化还原:酸性重铬酸根被还原,产物为 Cr3+(溶液常显绿色/灰绿色,具体以题干为准)。
5. 工业场景:铬矿冶炼、含铬废水处理(工艺流程必考)。
💡 备考提醒铬属于“背景元素”,不用死记全部性质。核心抓两点:
①原子排布特例;
②不同价态铬之间转化、氧化还原规律。考试遇到铬,抓住题干给的颜色、价态信息,调用课本基础原理解题即可。
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