2026届高三化学一轮复习 讲义 “V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程

“V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程 课前学习任务 一、复习目标 1.了解过渡金属具有多种可变化合价的特点，并能依据化合价预测其性质。2.能依据信息及化合价解答陌生过渡金属及其化合物制备流程中的有关问题。 二、必备知识 1.过渡金属——多变价 (1)高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。 (2)在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化： MnOOHMnO2； Fe(OH)2Fe2O3； CoC2O4Co3O4。 (3)低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。 (4)低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。 工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。 2.过渡金属易形成配合物 (1)过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2+(aq，蓝)、Fe2+(aq，浅绿)、Fe3+(aq，棕黄)、Cr3+(aq，绿)。 (2)容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+、[Fe(SCN)6]3-、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+。 (3)向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如 CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]2+{或[Ag(NH3)2]+}。 3.锌及其化合物的转化 ①Zn(OH)2+2OH-[Zn(OH)4]2-， ②Zn(OH)2+2H+Zn2++2H2O， ③ZnO+2H+Zn2++H2O， ④ZnO+2OH-+H2O[Zn(OH)4]2-。 4.铬的重要化合物 (1)Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系为Cr3+Cr(OH)3[Cr(OH)4]-。 反应的离子方程式： ①C+3OH-Cr(OH)3↓； ②Cr(OH)3+OH-[Cr(OH)4]-，C+4OH-[Cr(OH)4]-； ③[Cr(OH)4]-+H+Cr(OH)3↓+H2O； ④Cr(OH)3+3H+Cr3++3H2O，[Cr(OH)4]-+4H+C+4H2O。 (2)铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡： 2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙红色)+H2O。 5.钒的重要化合物 (1)五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如： V2O5+6NaOH2Na3VO4+3H2O； V2O5+6HCl2VOCl2+Cl2↑+3H2O。 (2)VO2+、V：在酸性介质中，V具有强氧化性，如： V+Fe2++2H+VO2++Fe3++H2O， 2V+H2C2O4+2H+2VO2++2CO2↑+2H2O。 6.钴的配合物 (1)Co(Ⅱ)与H2O、Cl-配合的平衡转化 [Co(H2O)6]2+[CoCl4]2- 　粉红色　　　　蓝色 (2)Co(Ⅱ)的配合物具有较强的还原性 Co2++6NH3[Co(NH3)6]2+[Co(NH3)6]3+ 课堂考点练习 1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图： 已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液； ②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2存在，在碱性介质中主要以存在。 下列说法错误的是(　　) A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2 B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+H2O C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr D.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3 2. (2024·邹城第一中学模拟)BaTiO3是一种压电材料。实验室以纯净BaSO4为原料，采用如图流程模拟工业制备BaTiO3，“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。下列说法错误的是(　　) A.“焙烧”步骤中固体R为碳粉，作还原剂 B.“浸取”步骤应选用的酸是稀硫酸 C.“酸化”过程中会产生有毒气体，需要在通风橱中进行 D.“沉淀”步骤中生成BaTiO，其热分解的化学方程式为BaTiOBaTiO3+2CO↑+2CO2↑ 3.(2024·黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下： 回答下列问题： (1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为　　　　　(填化学式)。  (2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为　　　　。  (3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成　　　(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。  (4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为　　(填标号)。  A.无需控温 B.可减少有害气体产生 C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣 (5)“真金不怕火炼”，表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为　　　 　　　　。  (6)“沉金”中Zn的作用为　　　 　　　　。  (7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为　　　 　　　　。  用碱中和HCN可生成　　　　　(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。  4.[2023·新课标卷，27(1)(2)(3)(4)(5)]铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如图所示： 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2存在，在碱性介质中以存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为　　　 (填化学式)。 (2)水浸渣中主要有SiO2和　　　　。  (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是　　　　　　　。  (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致　　　 　　　　； pH>9时，会导致　　　 　　　　。  (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为或VO3+，在碱性条件下，溶解为或，上述性质说明V2O5具有　　　　　　(填标号)。  A.酸性 B.碱性 C.两性 答案解析 1.BC　2.B 3.(1)CuSO4　(2)4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8+4H+　(3)Fe(OH)3　(4)BC　(5)作络合剂，将Au转化为[Au(CN)2]-从而浸出　(6)作还原剂，将[Au(CN)2]-还原为Au　(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4　NaCN 解析　矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，过滤，滤液中主要含有Fe3+、、As(Ⅴ)，加碱调节pH，Fe3+转化为Fe(OH)3胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O2和NaCN溶液反应，得到含[Au(CN)2]-的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的滤液②。(1)“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4。(2)“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+，离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8+4H+。(4)细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A不符合题意；焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意；焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，C符合题意；由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D不符合题意。(5)“浸金”中，Au作还原剂，O2作氧化剂，NaCN作络合剂，将Au转化为[Au(CN)2]-从而浸出。(7)滤液②含有[Zn(CN)4]2-，经过H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN，反应的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4；用碱中和HCN得到的产物，可实现循环利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN，NaCN可用于“浸金”步骤，从而循环利用。 4.(1)Na2CrO4　(2)Fe2O3　(3)Na[Al(OH)4]　(4)溶液中c(P)降低，不利于形成MgNH4PO4沉淀　Mg2+形成Mg(OH)2沉淀，不利于形成MgSiO3沉淀　(5)C 学科网（北京）股份有限公司 $$