第四章 第18讲 “V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程（知识点梳理+限时挑战）-【精讲精练】2026年高考化学一轮复习讲义（新高考通用）

第四章 金属及其化合物 第18讲　“V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程 学习导航站 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点1 过渡金属——多变价★★☆☆☆ 考点2 锰及其化合物★★★☆☆ 考点3 锌及其化合物的转化★★★☆☆ 考点4 铬的重要化合物★★★☆☆ 考点5 钒的重要化合物★★★☆☆ 考点6 钴及其化合物★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 限时训练挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯 考点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。 考点2 锰及其化合物 1．锰单质 在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖，甚至与冷的浓硝酸也形成氧化膜，所以呈化学惰性。 2．锰的化合物 (1)Mn2＋ ①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O。 在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO＋3H2O。 ②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2。 (2)Mn(Ⅳ) 最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。 ①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 ②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。 ③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO等氧化为MnO，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O。 ④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。 (3)Mn(Ⅵ) MnO(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4 ①在中性、酸性环境中MnO均发生歧化反应： 3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－； 3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O。 ②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑。 (4)KMnO4 热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑。 ①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。 ②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。 ③在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO。 考点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－。 考点4 铬的重要化合物 1．铬单质 铬在冷、浓HNO3中钝化，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色的Cr2＋溶液，而后为空气所氧化，变成绿色的Cr3＋溶液： Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑、 4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O。 2．铬的化合物 (1)铬(Ⅲ)的氧化物——Cr2O3：绿色，具有两性，能与酸、碱反应。 ①与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O。 ②与碱反应：Cr2O3＋2NaOH2NaCrO2＋H2O。 ③Cr(Ⅲ)在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO)存在。 Cr2O3和Cr(OH)3的转化关系： ④Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋＋Cr2O＋2H＋。但在碱性条件下能被氧化成CrO：2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O。 ⑤在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐(CrO)，如： 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O。 (2)铬(Ⅲ)的氢氧化物——Cr(OH)3：灰绿色，具有两性，既溶于酸，也溶于碱。 ①与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O。 ②与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－。 (3)铬(Ⅵ)存在形式有多种，分别如下： CrO Cr2O CrO3 CrO 黄色 橙色 红色或暗紫色 深红色 其中最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O和CrO存在平衡：2CrO(黄色)＋2H＋⇌Cr2O(橙色)＋H2O。 在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，可氧化Cl－、SO、I－、Fe2＋等，如氧化浓盐酸生成氯气：Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。 但在碱性溶液中CrO的氧化性要弱得多。 考点5 钒的重要化合物 1.钒：常温下不活泼，不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)。 2.五氧化二钒：具有两性，但以酸性为主，微溶于水，可形成稳定的胶体，有较强的氧化性。 V2O5＋2NaOH===2NaVO3＋H2O； V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。 3.VO2＋、VO：在酸性介质中，VO具有强氧化性，VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O，2VO＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。 4.钒酸盐：偏钒酸盐(如NH4VO3)、正钒酸盐(如Na3VO4)等在加热条件下不稳定，如2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O。 考点6 钴及其化合物 1．钴(Co) (1)常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。 (2)与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。 (3)在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。 (4)钴是两性金属。 2．钴的氧化物 CoO Co2O3——氧化高钴 ①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水 ②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱 ①物理性质：黑色，不溶于水 ②化学性质：具有强氧化性 Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O 3.钴的氢氧化物 Co(OH)2 Co(OH)3 ①物理性质：不溶于水 ②化学性质 a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O b.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化 ①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇 ②化学性质：具有强氧化性 2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑。 【真题挑战】 1.(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。 2.[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 【限时训练】（限时：60分钟） 题组一　钛、钒、铬、锰、钴、镍及其化合物的实验 1．(2025·广西模拟预测)实验室模拟工业处理含铬废水，操作及现象如图1，反应过程中铬元素的化合价变化如图2，下列说法正确的是(　　) 已知：深蓝色溶液中生成了CrO5。 A．实验开始至5 s，铬元素被氧化 B．实验开始至30 s，溶液中生成Cr3＋的总反应离子方程式为：Cr2O＋3H2O2＋8H＋===2Cr3＋＋7H2O＋3O2↑ C．30 s至80 s的过程，一定是氧气氧化了Cr3＋ D．80 s时，溶液中又生成了Cr2O3，颜色相比于开始时浅，是水稀释所致 2．(2025·湖南二模)实验室以VOCl2溶液和碳酸氢铵溶液制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体，装置如图所示。已知：VO2＋能被O2氧化。下列说法不正确的是(　　) A．Ⅱ中的试剂为饱和NaHCO3溶液 B．实验开始时应先打开活塞a，一段时间后，再打开活塞b C．Ⅲ中的反应为氧化还原反应 D．反应完全，小心取下分液漏斗，停止通气，立即塞上橡胶塞，将锥形瓶置于CO2保护下的干燥器中，静置过夜，得到晶体 题组二　钛、钒、铬、锰、钴、镍的制备工艺 3．(2025·福建宁德三模)从废旧镍钴锰三元锂电池正极材料[主要含Li(Ⅰ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)等金属的氧化物]中回收钴的一种流程如下： 已知：高锰渣中锰以MnO2的形式存在。下列说法正确的是(　　) A．“溶浸”中Na2SO3被还原 B．“脱铝”得到的滤渣成分是Al(OH)3 C．“脱锰”的离子方程式为：Mn2＋＋S2O＋2H2O===2SO＋MnO2↓＋4H＋ D．“系列操作”含蒸发结晶、洗涤、干燥 4．(2025·河北模拟预测) MnO2常用于锰盐制备，也用作氧化剂、催化剂等。由富锰废料(含MnO2、MnCO3和少量Fe2O3、Al2O3、NiO)进行废气脱硫并制备MnO2的工艺流程如下： 下列叙述正确的是(　　) A．“化浆”所得浆液中的锰元素均为Mn2＋ B．吸收SO2的主要反应为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ C．滤渣1中含有大量MnO2，应回收再利用 D．转化反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶3 题组三　钛、钒、铬、锰、钴、镍的综合考查 5．(2024·河北高考)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。 已知：ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。 ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙均难溶于水。 回答下列问题： (1)钒原子的价层电子排布式为________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为________，产生的气体①为________(填化学式)。 (2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为________(填化学式)。 (3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 浸取后低浓度的滤液①进入________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。 (4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________(填化学式)。 (5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________(填字母)。 a．延长沉钒时间　　b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低NH4Cl溶液的浓度 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 金属及其化合物 第18讲　“V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程 学习导航站 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点1 过渡金属——多变价★★☆☆☆ 考点2 锰及其化合物★★★☆☆ 考点3 锌及其化合物的转化★★★☆☆ 考点4 铬的重要化合物★★★☆☆ 考点5 钒的重要化合物★★★☆☆ 考点6 钴及其化合物★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 限时训练挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯 考点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。 考点2 锰及其化合物 1．锰单质 在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖，甚至与冷的浓硝酸也形成氧化膜，所以呈化学惰性。 2．锰的化合物 (1)Mn2＋ ①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O。 在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO＋3H2O。 ②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2。 (2)Mn(Ⅳ) 最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。 ①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。 ②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。 ③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO等氧化为MnO，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O。 ④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。 (3)Mn(Ⅵ) MnO(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4 ①在中性、酸性环境中MnO均发生歧化反应： 3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－； 3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O。 ②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑。 (4)KMnO4 热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑。 ①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。 ②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。 ③在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO。 考点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－。 考点4 铬的重要化合物 1．铬单质 铬在冷、浓HNO3中钝化，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色的Cr2＋溶液，而后为空气所氧化，变成绿色的Cr3＋溶液： Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑、 4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O。 2．铬的化合物 (1)铬(Ⅲ)的氧化物——Cr2O3：绿色，具有两性，能与酸、碱反应。 ①与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O。 ②与碱反应：Cr2O3＋2NaOH2NaCrO2＋H2O。 ③Cr(Ⅲ)在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO)存在。 Cr2O3和Cr(OH)3的转化关系： ④Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋＋Cr2O＋2H＋。但在碱性条件下能被氧化成CrO：2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O。 ⑤在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐(CrO)，如： 2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O。 (2)铬(Ⅲ)的氢氧化物——Cr(OH)3：灰绿色，具有两性，既溶于酸，也溶于碱。 ①与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O。 ②与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－。 (3)铬(Ⅵ)存在形式有多种，分别如下： CrO Cr2O CrO3 CrO 黄色 橙色 红色或暗紫色 深红色 其中最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O和CrO存在平衡：2CrO(黄色)＋2H＋⇌Cr2O(橙色)＋H2O。 在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，可氧化Cl－、SO、I－、Fe2＋等，如氧化浓盐酸生成氯气：Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。 但在碱性溶液中CrO的氧化性要弱得多。 考点5 钒的重要化合物 1.钒：常温下不活泼，不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)。 2.五氧化二钒：具有两性，但以酸性为主，微溶于水，可形成稳定的胶体，有较强的氧化性。 V2O5＋2NaOH===2NaVO3＋H2O； V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。 3.VO2＋、VO：在酸性介质中，VO具有强氧化性，VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O，2VO＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。 4.钒酸盐：偏钒酸盐(如NH4VO3)、正钒酸盐(如Na3VO4)等在加热条件下不稳定，如2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O。 考点6 钴及其化合物 1．钴(Co) (1)常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。 (2)与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。 (3)在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。 (4)钴是两性金属。 2．钴的氧化物 CoO Co2O3——氧化高钴 ①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水 ②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱 ①物理性质：黑色，不溶于水 ②化学性质：具有强氧化性 Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O 3.钴的氢氧化物 Co(OH)2 Co(OH)3 ①物理性质：不溶于水 ②化学性质 a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O b.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化 ①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇 ②化学性质：具有强氧化性 2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O===4Co2＋＋4H＋＋O2↑。 【真题挑战】 1.(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。 【答案】(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]＋2H2SO4===ZnSO4＋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]＋2H2SO4===ZnSO4＋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。 2.[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】(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 【限时训练】（限时：60分钟） 题组一　钛、钒、铬、锰、钴、镍及其化合物的实验 1．(2025·广西模拟预测)实验室模拟工业处理含铬废水，操作及现象如图1，反应过程中铬元素的化合价变化如图2，下列说法正确的是(　　) 已知：深蓝色溶液中生成了CrO5。 A．实验开始至5 s，铬元素被氧化 B．实验开始至30 s，溶液中生成Cr3＋的总反应离子方程式为：Cr2O＋3H2O2＋8H＋===2Cr3＋＋7H2O＋3O2↑ C．30 s至80 s的过程，一定是氧气氧化了Cr3＋ D．80 s时，溶液中又生成了Cr2O3，颜色相比于开始时浅，是水稀释所致 【解析】选B。Cr2O中Cr为＋6价，根据图2，5 s时，铬元素的化合价为＋6价，铬元素的化合价没有发生变化，因此铬元素没有被氧化，故A错误；30 s时，在溶液中加入氢氧化钠，80 s时，铬元素的化合价为＋6价，可能是过氧化氢在碱性溶液中氧化性更强，将Cr3＋氧化的结果，也可能是前面生成的CrO5中含有过氧键，具有强氧化性，将Cr3＋氧化的结果，故C错误；80 s时溶液呈黄色，并且溶液呈碱性，2CrO＋2H＋⇌Cr2O＋H2O，所以80 s时又生成了CrO，故D错误。 2．(2025·湖南二模)实验室以VOCl2溶液和碳酸氢铵溶液制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体，装置如图所示。已知：VO2＋能被O2氧化。下列说法不正确的是(　　) A．Ⅱ中的试剂为饱和NaHCO3溶液 B．实验开始时应先打开活塞a，一段时间后，再打开活塞b C．Ⅲ中的反应为氧化还原反应 D．反应完全，小心取下分液漏斗，停止通气，立即塞上橡胶塞，将锥形瓶置于CO2保护下的干燥器中，静置过夜，得到晶体 【解析】选C。用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2气体中的氯化氢气体，A正确；VO2＋能被O2氧化，必须先通入CO2气体排出装置中的空气，B正确；装置Ⅲ中发生的反应为VOCl2、NH4HCO3、H2O反应生成(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O，无元素化合价变化，C错误；反应后先取分液漏斗，再停止通气，需要二氧化碳持续做保护气，立即塞上橡胶塞，将锥形瓶置于CO2保护下的干燥器中，静置过夜，得到晶体，D正确。 题组二　钛、钒、铬、锰、钴、镍的制备工艺 3．(2025·福建宁德三模)从废旧镍钴锰三元锂电池正极材料[主要含Li(Ⅰ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)等金属的氧化物]中回收钴的一种流程如下： 已知：高锰渣中锰以MnO2的形式存在。下列说法正确的是(　　) A．“溶浸”中Na2SO3被还原 B．“脱铝”得到的滤渣成分是Al(OH)3 C．“脱锰”的离子方程式为：Mn2＋＋S2O＋2H2O===2SO＋MnO2↓＋4H＋ D．“系列操作”含蒸发结晶、洗涤、干燥 【解析】选C。“溶浸”中Na2SO3被氧化，A错误；“脱铝”得到的滤渣成分是Al(OH)3和硫酸钙，B错误；根据得失电子守恒以及电荷、原子守恒，“脱锰”的离子方程式为：Mn2＋＋S2O＋2H2O===2SO＋MnO2↓＋4H＋，C正确；“系列操作”含蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，D错误。 4．(2025·河北模拟预测) MnO2常用于锰盐制备，也用作氧化剂、催化剂等。由富锰废料(含MnO2、MnCO3和少量Fe2O3、Al2O3、NiO)进行废气脱硫并制备MnO2的工艺流程如下： 下列叙述正确的是(　　) A．“化浆”所得浆液中的锰元素均为Mn2＋ B．吸收SO2的主要反应为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ C．滤渣1中含有大量MnO2，应回收再利用 D．转化反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶3 【解析】选D。二氧化锰不溶于稀硫酸，浆液中含有的锰元素为锰离子和二氧化锰，故A错误；吸收二氧化硫的主要反应为酸性条件下，二氧化锰与二氧化硫反应生成硫酸锰，反应的离子方程式为SO2＋MnO2===Mn2＋＋SO，故B错误；滤渣1的主要成分为氢氧化铁、氢氧化铝，故C错误；转化反应中，高锰酸钾被溶液中的锰离子还原为二氧化锰，由得失电子数目守恒可知，氧化剂高锰酸钾与还原剂锰离子的物质的量之比为2∶3，故D正确。 题组三　钛、钒、铬、锰、钴、镍的综合考查 5．(2024·河北高考)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。 已知：ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。 ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙均难溶于水。 回答下列问题： (1)钒原子的价层电子排布式为________；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为________，产生的气体①为________(填化学式)。 (2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为________(填化学式)。 (3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 浸取后低浓度的滤液①进入________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。 (4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________(填化学式)。 (5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________(填字母)。 a．延长沉钒时间　　b．将溶液调至碱性 c．搅拌 d．降低NH4Cl溶液的浓度 【解析】(2)结合石煤和苛化泥的主要成分及已知信息知，焙烧所得产物主要为Ca(VO3)2、NaVO3、NaAlO2等，其中Ca(VO3)2难溶于水，水浸后得到NaVO3、Na[Al(OH)4]的混合溶液，结合该流程的目的为制备V2O5知，滤液中的杂质主要为Na[Al(OH)4]。(3)盐浸工序中Ca(VO3)2转化为CaCO3，结合电荷守恒、元素守恒配平可得反应的离子方程式。加压条件下通入CO2可增大溶液中HCO浓度，促进Ca(VO3)2转化为CaCO3，VO进入溶液进行后续操作，从而提高钒的浸出率。盐浸后滤液①中含有VO，为提高钒的利用率，可将其加入离子交换工序。(4)离子交换时发生阴离子交换反应：VO＋R—N(CH3)3Cl===R—N(CH3)3VO3＋Cl－，根据所用树脂类型及苛化泥主要成分含Na元素知，洗脱时可使用NaCl溶液，使钒元素转入溶液中：R—N(CH3)3VO3＋Cl－===R—N(CH3)3Cl＋VO。(5)将溶液调至碱性，NH4Cl会转变成NH3·H2O，从而影响沉钒；降低NH4Cl的浓度会使沉钒不充分，也会影响沉钒。 【答案】(1)3d34s2　＋5　CO2 (2)Na[Al(OH)4] (3)Ca(VO3)2＋HCO＋OH－CaCO3＋2VO＋H2O　使HCO浓度增大，促进Ca(VO3)2转化为CaCO3，使VO进入溶液中 离子交换　(4)NaCl　(5)bd 学科网（北京）股份有限公司 $