第3章 热点微课4 从铁到“变价金属”-【创新教程】2024高考化学总复习大一轮教师用书word（新教材，人教单选版）

从铁到“变价金属” [考点突破] 1．铁、钴、镍 (1)含铁、钴、镍元素的物质性质比较 Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ) 性质差异 Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ) 性质差异 氧化物 氧化钴与氧化镍在酸性溶液中显示出强氧化性：Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O但氧化铁与酸只发生复分解反应 氢氧化物还原性 还原性的变化规律：Fe(OH)2> Co(OH)2> Ni(OH)2 ①Fe(OH)2在空气中极易被氧化成Fe(OH)3 ②Co(OH)2在空气中被O2氧化的速度较慢，可以被强氧化剂(H2O2)迅速氧化 ③Ni(OH)2在空气中不易被氧化，只有在更强的氧化剂条件下才会氧化生成Ni(OH)3 氢氧化物 铁的氢氧化物只与酸发生酸碱中和反应： Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 镍、钴的氢氧化物与还原性酸发生氧化还原反应： 2Co(OH)3＋6H＋＋ 2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑ ＋6H2O 2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O 离子存在状态 Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生如下反应(镍同)：4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑ Fe3＋在酸性溶液中可以稳定存在 与氨水反应 ①Fe(OH)2与氨水不反应 ②Co(OH)2―→[Co(NH3)6]2＋ ③Ni(OH)2―→[Ni(NH3)6]2＋ 结论与解释 ①由于Fe(OH)2的稳定性弱于Co(OH)2、Ni(OH)2，故三者的还原性存在规律：Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2，因此三者与氧化剂反应的条件不同，三者在氯水中溶解情况不同 ②由于铁、钴、镍的核电荷数依次增大，故对电子的吸引能力依次增强，所以正三价的氧化性呈现如下规律：Fe(Ⅲ)<Co(Ⅲ)<Ni(Ⅲ) (2)铁、钴、镍盐溶液的氧化性与还原性 ①在酸性溶液中，Fe2＋、Co2＋、Ni2＋分别是铁、钴、镍离子的稳定状态、高价态的铁(Ⅵ)、钴(Ⅲ)、镍(Ⅳ)在酸性溶液中都有很强的氧化性，空气中的O2能将酸性溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，但不能将Co2＋、Ni2＋氧化成Co3＋和Ni3＋。 ②在碱性介质中，铁的最稳定价态仍是＋3价，钴、镍的最稳定价态仍是＋2价，在碱性介质中，将低价态的Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)氧化成高价态比酸性介质中容易。 2．钛、钒、铬、锰 (1)钛(Ti)及其化合物的性质：主要化合价为＋3价、＋4价 (2)钒(Ⅴ)及其化合物的性质：主要化合价＋2、＋3、＋4、＋5 (3)铬(Cr)及其化合物的性质：主要化合价＋2、＋3、＋6 重要工业铬产品的一般制备流程： (4)锰(Mn)及其化合物的性质：主要化合价＋2、＋3、＋4、＋5、＋6、＋7。 [典题应用] [例1]　一种用软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下： 已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。 回答下列问题： (1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是　________________________________　；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3，则其反应的化学方程式为______________________ ________________________________________________________________________。 (2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，为了除去Fe2＋可先加入　________________　；步骤④需将溶液加热至沸腾，然后在不断搅拌下加入碱溶液调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是　______________________________　。步骤⑤所得滤渣为　____________　(填化学式)。 (3)步骤⑦需在90～100℃下进行，该反应的化学方程式为___________________。 (4)测定产品MnSO4·H2O的方法之一是准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L－1KMnO4标准溶液滴定至溶液呈浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液V mL，产品中Mn2＋的质量分数w(Mn2＋)＝　__________　。 [解析]　由于Fe2＋具有较强的还原性，在酸性条件下可用软锰矿粉(MnO2)或H2O2将其氧化为Fe3＋，既不引入杂质，又能达到除去Fe2＋的目的；用碱溶液处理时，需将溶液加热至沸腾，然后在不断搅拌下调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，以