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微专题 18 金属及其化合物制备流程（Cr）
铬:元素符号Cr，原子序数24，原子量51.996，外围电子排布3d54s1，位于第四周期ⅥB
族。主要化合价+2、+3、+6。
一、物理性质：
银白色有光泽金属，含有杂质的铬硬而脆，高纯铬有延展性。
二、化学性质：
耐腐蚀性强，不溶于水，在空气中即便是在高温下氧化也很缓慢。高温下，铬能与卤素、
硫、氮、碳等化合，也能跟水蒸气反应。能慢慢地溶于稀盐酸、稀硫酸、生成二价铬盐
(蓝色)，与空气接触时很快被氧化成三价铬盐(绿色)。铬能与浓硫酸反应，但不溶于浓硝
酸，因表面生成致密氧化膜而呈钝态。能被熔融碱侵蚀。与氢反应生成CrH。
2
三、用途：
主要用于制不锈钢及耐高温耐腐蚀的高强度的合金，制电阻合金，还用于电镀。1797年
法国人沃克兰发现了铬。主要矿物有铬铁矿Fe(CrO )。由电解铬氨钒溶液或铬酸溶液制
2 2
得，也可用铝粉还原氧化铬制得。
四、铬的冶炼工艺流程
金属 铬 的冶炼方法主要有：金属热还原法（铝热法）、电解法及其他高温冶金法。另外，
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。
铝热法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，主要工艺流程如图
1。电解法生产一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程如图2。
【专题精练】
1．(2021届普洱景东高三期末)铬是用途广泛的金属元素，但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。
(1)还原沉淀法是处理含Cr O 和CrO 工业废水的一种常用方法，其工艺流程为：CrO
2
Cr O Cr3+ Cr(OH) ↓
2 3
其中第Ⅰ步存在平衡：2CrO (黄色)+2H+ Cr O (橙色)+H O
2 2
①若平衡体系的pH=0，该溶液显___________色。
②根据2CrO +2H+ Cr O +H O，设计如图装置(均为惰性电极)电解NaCrO 溶液
2 2 2 4
制取NaCr O。 NaCr O 中铬元素的化合价为___________，图中右侧电极连接电源的
2 2 7 2 2 7
___________极，其电极反应式为___________。
③第Ⅱ步反应的离子方程式：___________。
(2)CrO 具有强氧化性，遇到有机物(如酒精)时，猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被
3
氧化成乙酸，CrO 被还原成绿色的Cr (SO ) 。 完成该反应的化学方程式：
3 2 4 3
□CrO +□C HOH+□H SO =□Cr (SO )+□CHCOOH+□_______
3 2 5 2 4 2 4 3 3
【答案】(1) ①橙 ② +6 正 4OH﹣﹣4e﹣=O ↑+2H O ③6Fe2++Cr O +14H+=6Fe3+
2 2 2
+2Cr3++7H O (2) 9H O
2 2
【解析】
(1)①若平衡体系的pH=0，溶液酸性较强，平衡2CrO (黄色)+2H+═Cr O (橙色)+H O正
2 2
向移动，该溶液显橙色，故答案为：橙；②根据2CrO +2H+ Cr O +H O，设计如图装置(均为惰性电极)电解NaCrO 溶液
2 2 2 4
制取NaCr O。由化合价代数和为0可知 NaCr O 中铬元素的化合价为+6，设计图示装
2 2 7 2 2 7
置(均为惰性电极)电解NaCrO 溶液制取NaCr O，需要通过电解生成H+提高溶液的酸性，
2 4 2 2 7
说明在该电极是阳极，连接电源的正极，其电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣=O ↑+2H O，故答
2 2
案为：+6；正；4OH﹣﹣4e﹣=O ↑+2H O；
2 2
③亚铁离子与Cr O2-发生氧化还原反应，第Ⅱ步反应的离子方程式：6Fe2++Cr O
2 7 2
+14H+=6Fe3++2Cr3++7H O，故答案为：6Fe2++Cr O +14H+=6Fe3++2Cr3++7H O；
2 2 2
(2)CrO 具有强氧化性，遇到有机物(如酒精)时，猛烈反应以至着火。若该过程中乙醇被
3
氧化成乙酸，碳的平均化合价从-2价升高到0，1个乙醇化合价变化4，CrO 被还原成绿
3
色的硫酸铬[Cr(SO )]，铬的化合价从+6价降低到+3价，1个CrO 化合价变化3，两者的
2 4 3 3
最小公倍数是12，再根据原子守恒得
4CrO+3C HOH+6H SO =2Cr (SO )+3CH COOH+9H O，故答案为：9HO。
3 2 5 2 4 2 4 3 3 2 2
2．(2021届荆州高三一检)硒和铬元素都是人体必需的微量元素，请回答下列问题：
(1)硒与氧为同主族元素，硒的原子结构示意图为_______。
(2)由硒在周期表中的位置分析判断下列说法不正确的是_______(填标号)
A．沸点： B．热稳性：
C．还原性： D．原子半径：
(3)人体内产生的活性氧能加速人体衰老，被称为“生命杀手”，化学家尝试用
及其他富硒物质清除人体内的活性氧，此时 表现出_______性。
(4)+6价铬的化合物毒性较大，用甲醇酸性燃料电池电解处理酸性含铬废水(主要含有
)的原理示意图如下图所示。①M极的电极反应式为_______，N极附近的pH_______(填“变大”或“变小”或“不
变”)
②写出电解池中 转化为 的离子方程式_______。
③当甲池中消耗甲醇 时，甲池中N极区增重_______g，乙池中两电极的质量差为
_______g(已知电解前乙池中两电极质量相同)。
【答案】(1) (2) AB (3) 还原 (4) ① CHOH-6e-+H O=CO+6H+ 变大 ②
3 2 2
+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O ③ 10.8 33.6
2
【解析】
(1)硒与氧为同主族元素，硒为34号元素，位于第四周期ⅥA族元素，其原子结构示意图
为 ；
(2)A．因水分子间含氢键沸点最大，另两种物质不含氢键，则相对分子质量越大，沸点越
高，则沸点为HO＞HSe＞HS，选项A不正确；
2 2 2B．非金属元素的非金属性越强，其氢化物越稳定，非金属性S＞P，所以氢化物的稳定
性：PH ＜HS，选项B不正确；
3 2
C．非金属性 ，因非金属性越强，其对应阴离子的还原性越弱，则还原性：
，选项C正确；
D．同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径
， 选项D正确；
答案选AB；
(3) “活性氧”氧化性极强，服用含硒元素（Se）的化合物亚硒酸钠（NaSeO），能消除
2 3
人体內的活性氧，表明NaSeO 能将“活性氧”还原，“活性氧”为氧化剂，NaSeO 为
2 3 2 3
还原剂，表现出还原性；
(4) ①通入甲醇的M极为负极，甲醇失电子产生二氧化碳，则负极的电极反应式为
CHOH-6e-+H O=CO+6H+；N极为正极，酸性条件下正极上氧气得电子产生水，使溶液
3 2 2
中氢离子浓度减小，pH变大；
②连接N极即正极的电极为阳极，则左边铁电极上铁失电子产生 ，将电解池中
还原转化为 ，反应的离子方程式为 +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O；
2
③当甲池中消耗甲醇 时，即0.2mol甲醇，根据M极电极反应式CHOH-6e-
3
+H O=CO+6H+可知，M极上消耗0.2mol甲醇时转移1.2mol电子，转移的质子为
2 2
1.2mol，质量为1.2g ，甲池中N极区发生电极反应O+4e-+4H+=2H O，转移1.2mol电子
2 2
消耗0.3mol氧气，即9.6g，故总增重9.6g +1.2g =10.8g，转移电子数为1.2mol，乙池中左
侧电极反应为Fe-2e-=Fe2+，质量减少0.6mol 56g/mol=33.6g，右侧电极上氢离子得电子产
生氢气，电极质量不变，则两电极的质量差为33.6g。3．(2021届信阳高三二检)某种电镀污泥主要含有碲化亚铜 、三氧化二铬
以及少量的金 ，可用于制取 溶液、金属铜和粗碲等，以实现有
害废料的资源化利用，工艺流程如下：
已知：煅烧时， 发生的反应为：
(1) 元素在元素周期表中的位置为___________，该元素最高化合价___________。
(2)煅烧时， 发生反应的化学方程式为___________。
(3)浸出液中除了含有 (在电解过程中不反应)外，还含有___________(填化学式)。
电解沉积过程中析出单质铜的电极为___________极。
(4)工业上用重铬酸钠 母液生产重铬酸钾 的工艺流程如图所示：
通过冷却结晶能析出大量 的原因是___________。
(5)测定产品中 含量的方法如下：称取试样 配成 溶液，取
置于锥形瓶中，加入足量稀硫酸和几滴指示剂，用标准液进行滴定。滴定过程中发生反应的离子方程式
为___________。若三次实验消耗 标准液的体积平均为 ，则
所得产品中 的纯度为___________(保留三位有效数字)。
【答案】(1)第五周期ⅥA族 (2)
(3) 阴 (4) 低温条件下 的溶解度在整个体系中最小，且 的
溶解度随温度的降低而显著减小 (5)
49.0%
【解析】
(1) 碲元素位于第五周期ⅥA族，该元素的最高化合价为+6价，故答案为：第五周期ⅥA
族；+6 ；(2)根据工艺流程可知反应物为 ，纯碱以及空气中的氧气，生成物为二氧
化碳和重铬酸钠，则反应方程式为 ；故答案
为： ；(3)因加入了稀硫酸，则浸出液中一定
含有硫酸铜，铜离子得到电子转换为铜单质，电解池中阴极得到电子，故答案为：
；阴；(4)在低温条件下 的溶解度在整个体系中最小，且 的溶解度随温度的降低而显著减小，故答案为：低温条件下 的溶解度在整个体系中
最小，且 的溶解度随温度的降低而显著减小；(5)重铬酸根与氢离子、二价铁离
子反应经配平后可得离子方程式为 ，根
据方程式可得出重铬酸根与亚铁离子反应为1:6反应，消耗
的体积为25ml，且实验取配置溶液的十分之一进行反
应，则该样品的质量分数：
；故答案为：
；49.0%。
4．(2021届肇庆高三二模)为解决国家“973计划”中钒、铬资源的利用问题，2013年6
月攀钢成立“钒铬渣分离提取钒铬技术研究”课题组，2020年5月课题组公布了提取钒
铬的工艺流程：
已知：
①钒铬渣中含有 ，及 等；
② 时， 的溶度积常数为 ； 。回答下列问题：
(1)“氧化焙烧”时，钒铬渣中化合价发生变化的元素为铬及______(用元素名称表示)。
(2)为加快“水浸”速率，可采取的措施为______(写出一种即可)。
(3)“除杂”产生的滤渣2的成分是______(用化学式表示)。
(4)写出“煅烧”时反应的化学方程式______(已知“沉钒”时析出正五价钒的含氧酸铵盐)。
(5)“还原”溶液中的 时发生反应的离子方程式为______，已知双氧水还原 的
效率与温度的关系如图，分析 时，双氧水还原效率最高的原因______。
(6)“沉铬”过程中，含铬元素的离子刚好完全沉淀时，溶液的pH=______(已知溶液中离
子浓度 时认为已完全沉淀)。
【答案】(1)钒、铁 (2) 提高水浸温度、不停搅拌等 (3) (4)
(5)
低于 ， 还原 的反应速率随温度升高而增加；超过 ，双氧水分解，
浓度降低，导致还原 的反应速率降低 (6) 5.6
【解析】
(1)由分析可知，“氧化焙烧”时，化合价有变化的元素是钒、铬、铁，故答案为：铬和铁；
(2)“水浸”需要加热，加快可溶于水的物质的溶解速率，故答案为：提高水浸温度、不停
搅拌等；
(3)由分析可知，水浸液中存在 ，与硫酸反应生成的滤渣为 ，故答案为：
；
(4)由分析可知，正五价钒的含氧酸铵盐为 ，“煅烧”时反应的化学方程式为
，故答案为：
；
(5)由分析可知，“还原”溶液中的 时发生反应的离子方程式为
；低于 ， 还原 的反
应速率随温度升高而增加；超过 ，双氧水分解，浓度降低，导致还原 的反应
速率降低，故答案为： ；低于 ，
还原 的反应速率随温度升高而增加；超过 ，双氧水分解，浓度降低，
导致还原 的反应速率降低；
(6)由 得，，此时溶液的
，则 ，故答案为：5.6。
5．(2021年高考化学二轮复习讲义)Cr(Ⅵ)对A体具有致癌、致突变作用。铁氧体法(铁氧
体是组成类似于Fe O 的复合氧化物，其中部分Fe(Ⅲ)可被Cr(Ⅲ)等所代换)是目前处理
3 4
Cr(Ⅵ)废水的常见方法之一，其工艺流程如下：
(1)Cr(Ⅵ)包括CrO 和Cr O ，我国排放标准是每升废水铬元素含量不超过0.5 mg·L-1。
2
①转化反应：2CrO +2H+ ⇌Cr
2
O +H
2
O的平衡常数表达式K=______。
②取某Cr(Ⅵ)废水(只含CrO )与2.0×1 0-4 mol·L-1 AgNO 溶液等体积混合，有棕红色
3
Ag CrO 沉淀，则原废水中六价铬超标______倍以上[已知K (Ag CrO)=1.0×10-12]。
2 4 sp 2 4
(2)铁氧体法处理含Cr O 废水的工艺流程中：
2
①“反应槽”中发生反应的离子方程式为______。
②在“加热曝气槽”中通入压缩空气的目的是______。
【答案】(1) ① ② 20.8 (2) ①Cr O +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3+
2
+7H O ② 将部分Fe(OH) 氧化为Fe(OH) 以形成铁氧体
2 2 3
【解析】(1)①平衡常数中不写入固体和纯液体，2CrO +2H+ ⇌Cr
2
O +H
2
O的平衡常数表达式K=
。
②设废水中CrO 的浓度为x mol·L-1，与AgNO 溶液等体积混合后，CrO 的浓度变成
3
mol·L-1，c(AgNO )= mol·L-1=1.0×10-4 mol·L-1，K (Ag CrO)=c2(Ag+)·c(CrO
3 sp 2 4
)=(1.0×10-4)2× =1.0×10-12，得x=2.0×10-4 mol·L-1，Cr含量：(2.0×10-4 mol ×52 g·mol-1×1
000 mg/g)/L=10.4 mg·L-1，超标为： =20.8倍。
(2)①反应槽中，Cr O 在酸性条件下氧化Fe2+，生成Fe3+和Cr3+，根据Fe和Cr得失电子
2
守恒，用H+平衡电荷，则离子方程式为Cr O +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O。
2 2
②反应槽中Fe2+是过量的，在“加热曝气槽”中，加入NaOH会生成Fe(OH) ，压入空气，
2
可以将Fe(OH) 氧化为Fe(OH) ，最终可以转化铁氧体中的Fe3+。
2 3
6．(2021届池州高三大联考)铬及其化合物在现代工业上的应用广泛。工业上以铬铁矿(主
要成分为FeO·Cr O，还含有少量的ZnO、CuO等)为原料制备金属铬的工艺流程如下：
2 3已知：
①水浸出液中含有NaZnO、NaCrO；
2 2 2 4
②Zn(OH) 和Al(OH) 的化学性质相似，属于两性氢氧化物。
2 3
回答下列问题：
(1)“煅烧”前，将铬铁矿粉碎，其目的是_______。
(2)“浸渣”中除了含有Fe O 外，还含有_______。
2 3
(3)铬铁矿中主要成分“煅烧”时发生反应的化学方程式为_______。
(4)“沉锌”时，不能用过量的稀硫酸代替CO，其理由是_______。
2
(5)“还原”时，发生反应的离子方程式为_______。
(6)水中的铬元素对水质有严重的危害。某化学兴趣小组用如图所示装置处理某工业含铬
污水(pH为3.5～6.5，主要含Cr O )。a接直流电源的_______(填“正极”或“负极”)；
2
左池最终会产生Fe(OH) 和Cr(OH) 两种沉淀，从而达到消除铬污染的目的，写出生成这
2 3
两种沉淀的离子方程式：_______。
【答案】(1)增大反应物的接触面积，加快煅烧反应速率，提高铬铁矿的利用率 (2)CuO(3) (4) 若用稀硫酸，会
将生成的Zn(OH) 沉淀溶解，而无法达到除锌的目的 (5)
2
(6) 正极
【解析】
(1)“煅烧”前，将铬铁矿粉碎，其目的是增大反应物的接触面积，加快煅烧反应速率，提
高铬铁矿的利用率；
(2)在“煅烧”中加入了空气，其中的O 可以把FeO转化为Fe O，水浸出液中含有
2 2 3
NaZnO、NaCrO，所以浸渣中含有Fe O 和CuO；
2 2 2 4 2 3
(3) 在“煅烧”中加入了空气，其中的O 可以把FeO转化为Fe O，水浸出液中含有
2 2 3
NaCrO，此时Cr元素为+6价，是由Cr O 被O 氧化得来，同时释放出了CO，根据得失
2 4 2 3 2 2
电子守恒、元素守恒，化学反应为：
；
(4) Zn(OH) 和Al(OH) 的化学性质相似，属于两性氢氧化物，所以Zn(OH) 能与强酸反应，
2 3 2
故不能用稀硫酸代替CO；
2
(5)根据“还原”是的反应物和产物知离子方程式为：
；
(6)隔膜右边放出H，右边铁板应为电解池的阴极，则左边铁板是电解池的阳极，故a接
2
直流电源的正极；
阳极反应产生的Fe2+，可将 还原为Cr3+，自身被氧化为Fe3+，阴极产生的OH-会将Cr3+、Fe3+转化为沉淀，离子方程式为
【三氧化二铬】亦称氧化铬。化学式Cr2O3，式量151.99。绿色六方晶体或无定形粉末。
密度5.21克/厘米3，熔点2266±25℃，沸点4000℃。不溶于水，不溶于碱溶液，略溶于
酸。具有磁性。用作分析试剂、催化剂、陶瓷釉彩原料、油漆颜料、制备铬合金和铬盐。
实验室由重铬酸铵(NH4)2Cr2O7受热分解制得
【三氧化铬】亦称铬酸酐。化学式CrO3，式量99.99。红色正交晶体，常呈针状或柱状结
晶。密度2.7克/厘米3，熔点196℃。易潮解，易溶于水，水溶液是铬酸。溶于醇、硝酸
或硫酸。有强氧化性。有毒、有腐蚀性。用作分析试剂、强氧化剂，还用于镀铬、制铬
酸盐、玻璃着色。由重铬酸钠与浓硫酸共热制得。
【铬酐】铬酸酐的简称，见三氧化铬条。
【氯化铬】别名三氯化铬。化学式CrCl3，式量158.38。无水氯化铬为强烈发光的紫色六
角晶系的片状结晶。密度2.9克/厘米3，熔点1150℃。几乎不溶于水，与水长时间沸腾可
形成绿色溶液。在空气中灼烧可变为三氧化三铬。六水合氯化铬CrCl3·6H2O有三种变体，
分别呈深绿色、浅绿色和紫色。水合物易潮解，易溶于水。用作媒染剂、催化剂、无机
合成。将三氧化二铬溶解在浓盐酸中，结晶可制得六水合氯化铬。
