铬为银白色金属，原子序数为24，价电子构型为3d⁵4s¹，化学性质较稳定；铬位于元素周期表中第四周期, 第ⅥB族，属d区元素；金属铬具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、良好光泽等优良性能，常用作金属表面镀层，并可大量用于制造合金。

自然界中铬主要以铬铁矿[Fe(CrO₂)₂]形式存在，我国铬矿资源比较贫乏，属于短缺资源.

本文拟结合铬的元素电势图，重点介绍铬盐的水解及重要工业铬产品的制备.

 1.铬的元素电势图

  铬的元素电势图参见图1及图2^[1].

                 图1 酸性介质中元素铬的标准电极电势图

图2 碱性介质中元素铬的标准电极电势图

       图1、2显示酸性介质中Cr(Ⅵ)以橙色Cr₂O₇^2-形式存在，并且具有较强氧化性，其被还原产物为紫色Cr³⁺.碱性介质中Cr(Ⅲ)以亮绿色[Cr(OH)₄^-]或CrO₂^-形式存在，其还原性较强，易被氧化为黄色CrO₄^2-.

       Cr(Ⅵ)及Cr(Ⅲ)对应的典型氧化还原及沉淀反应包括：

       Cr₂O₇^2-+ 6Fe²⁺ + 14H⁺→2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O(l)        (1)

       [Cr(OH)₄^-]+2H₂O₂→CrO₄^2-+4H₂O(l)                           (2)

        Cr₂O₇^2-+2Pb²⁺+H₂O(l)→2PbCrO₄↓（黄色）+2H⁺     (3)

  2. 铬盐的水解

       铬(Ⅲ)盐通常是指铬钾矾[KCr(SO₄)₂·12H₂O]、十八水合硫酸铬[Cr₂(SO₄)₃·18H₂O]及六水合氯化铬[CrCl₃·6H₂O], 它们都易溶于水，并发生水解.

       铬鞣剂制备通常利用 Cr³⁺盐水解、缩聚及配位特性；铬化合物总产量的1/3用于鞣革行业.

       铬(Ⅲ)盐水解通式为：[Cr(H₂O)₆]³⁺+H₂O→[Cr(OH)(H₂O)₅]²⁺+H₃O⁺        (4)

       若降低酸度，[Cr(H₂O)₆]³⁺与[Cr(OH)(H₂O)₅]²⁺可进一步反应，通过羟基桥形成链状或环状的铬(Ⅲ)的多核配合物：

        若向上述溶液中继续加入碱，可形成相对分子量较高的可溶性聚合物，最后得到水合氧化铬(Ⅲ)胶状沉淀.

 3. 重要工业铬产品的制备

         工业铬产品制备，通常首先在加热条件下，由铬铁矿制备Na₂Cr₂O₇，对应方程式为：

          4FeCr₂O₄(s)+8Na₂CO₃(s)+7O₂(g)   →  2Fe₂O₃(s)+8Na₂CrO₄(s)+8CO₂(g)      （7）

         然后用水浸出Na₂CrO₄，滤去铬渣后，酸化、浓缩滤液得到Na₂Cr₂O₇结晶；

         以Na₂Cr₂O₇为原料，可以生产出PbCrO₄、Cr₂O₃、CrO₃、CrO₂、K₂Cr₂O₇、Cr(OH)SO₄、(NH₄)₂Cr₂O₇、Cr等一系列铬的重要工业产品. 制备途径参见图3.

                                                            图3. 重要工业铬产品制备途径示意图.

         需指出由于历史原因及过去环保意识淡薄和治理资金及技术限制，有些化工厂排放的铬渣没有及时处理，大量铬渣露天堆放，对土壤、地下水及大气均造成严重污染.

4.结论

  (1) 酸性介质中，Cr₂O₇^2-具有强氧化型，被还原产物为Cr³⁺；

 （2）碱性介质中，[Cr(OH)₄]^-具有强还原性，被氧化产物为CrO₄^2-；

 （3）Cr³⁺盐水解对鞣革行业较重要；

 （4）铬产品工业化生产同时必须重视废渣的治理，需还青山绿水于民.

参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学（第五版）.北京：高等教育出版社, 2018,6:341-346.