第七章第22講匯報人：化學

大一輪復習“V、Cr、Mn、Co”等過渡金屬化合物的制備流程復習目標1.了解過渡金屬具有多種可變化合價的特點，并能依據(jù)化合價預測其性質。2.能依據(jù)信息及化合價解答陌生過渡金屬及其化合物制備流程中的有關問題。1.過渡金屬——多變價(1)高價態(tài)金屬通常形成含氧酸根離子的鹽，具有較強的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能將濃鹽酸氧化成Cl2。(2)在空氣中灼燒一些不穩(wěn)定的低價金屬的化合物，在分解的同時可能被氧化：MnOOH

MnO2；Fe(OH)2

Fe2O3；CoC2O4

Co3O4。整合必備知識(3)低價金屬的氫氧化物，為難溶性的弱堿，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。(4)低價硫化物，通常為有色難溶物，如HgS(黑或紅)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黃)。工業(yè)生產(chǎn)中，常通過轉化價態(tài)、調節(jié)pH將過渡金屬轉化為氫氧化物沉淀或難溶硫化物分離除去。2.過渡金屬易形成配合物(1)過渡金屬離子常易水解，其水合離子通常顯色，如Cu2+(aq，藍)、Fe2+(aq，淺綠)、Fe3+(aq，棕黃)、Cr3+(aq，綠)。(2)容易形成配合物的中心離子，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+、[Fe(SCN)6]3-、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+。(3)向一些鹽溶液中滴加氨水，先生成難溶性堿，繼續(xù)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.鋅及其化合物的轉化

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-。

6.鈷的配合物(1)Co(Ⅱ)與H2O、Cl-配合的平衡轉化[Co(H2O)6]2+

[CoCl4]2-粉紅色藍色(2)Co(Ⅱ)的配合物具有較強的還原性Co2++6NH3―→[Co(NH3)6]2+

[Co(NH3)6]3+1.某科研團隊從鉻釩渣中分離釩并制備Cr(OH)3的流程如圖：拓展綜合應用

√

2.(2024·無錫調研)以鈷銅礦[主要成分為CoOOH、Cu2(OH)2CO3、Fe2O3，另含少量SiO2及含砷化合物]制備鋰電池正極原料Co3O4，生產(chǎn)流程如圖所示。已知：①銅萃取原理為Cu2+(aq)+2RH===R2Cu+2H+(aq)，有機溶劑RH密度比水??；②沉鈷所得固體為CoC2O4；③Co3O4也稱鈷酸亞鈷，化學式也可為Co(CoO2)2。(1)“酸浸”液中鈷以Co2+形式存在，則“酸浸”液中的金屬陽離子還有

。適當升高溫度可加快酸浸速率，但溫度過高時鈷的浸出率明顯降低，其可能的原因是

。溫度過高，SO2的溶解度降低Cu2+、Fe2+酸浸時通入二氧化硫還原，則“酸浸”液中鈷以Co2+形式存在，則“酸浸”液中的金屬陽離子還有Cu2+、Fe2+。

先打開分液漏斗上口玻璃塞，再打開活塞從下口放出水層，待水層完全放出后再將含銅有機溶液從上口倒出

(4)“焙燒”過程中，若氧氣不足會產(chǎn)生CO而污染空氣，其原因為________

(用化學方程式表示)。3CoC2O4+O2

Co3O4+2CO+4CO2“焙燒”過程中，若氧氣不足會產(chǎn)生CO而污染空氣，發(fā)生的反應為3CoC2O4+O2

Co3O4+2CO+4CO2。3.(2024·黑吉遼，16)中國是世界上最早利用細菌冶金的國家。已知金屬硫化物在“細菌氧化”時轉化為硫酸鹽，某工廠用細菌冶金技術處理載金硫化礦粉(其中細小的Au顆粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶煉金，工藝流程如圖：回答下列問題：(1)北宋時期我國就有多處礦場利用細菌氧化形成的天然“膽水”冶煉銅，“膽水”的主要溶質為

(填化學式)。CuSO4

礦粉中加入足量空氣和H2SO4，在pH=2時進行細菌氧化，金屬硫化物中的S元素轉化為硫酸鹽，過濾，(2)“細菌氧化”中，F(xiàn)eS2發(fā)生反應的離子方程式為___________________

。4FeS2+15O2+2H2O

(3)“沉鐵砷”時需加堿調節(jié)pH，生成

(填化學式)膠體起絮凝作用，促進了含As微粒的沉降。(4)“焙燒氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙燒氧化”，“細菌氧化”的優(yōu)勢為

(填標號)。A.無需控溫B.可減少有害氣體產(chǎn)生C.設備無需耐高溫D.不產(chǎn)生廢液廢渣Fe(OH)3BC素通常轉化為SO2，而細菌氧化時，金屬硫化物中的S元素轉化為硫酸鹽，可減少有害氣體的產(chǎn)生，B符合題意；焙燒氧化需要較高的溫度，因此所使用的設備需要耐高溫，而細菌氧化不需要較高的溫度就可進行，設備無需耐高溫，C符合題意；由流程可知，細菌氧化也會產(chǎn)生廢液廢渣，D不符合題意。細菌的活性與溫度息息相關，因此細菌氧化也需要控溫，A不符合題意；焙燒氧化時，金屬硫化物中的S元(5)“真金不怕火煉”，表明Au難被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用為

。作絡合劑，將Au轉化為[Au(CN)2]-從而浸出“浸金”中，Au作還原劑，O2作氧化劑，NaCN作絡合劑，將Au轉化為[Au(CN)2]-從而浸出。(6)“沉金”中Zn的作用為

。(7)濾液②經(jīng)H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-轉化為ZnSO4和HCN的化學方程式為

。用堿中和HCN可生成

(填溶質化學式)溶液，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。作還原劑，將[Au(CN)2]-還原為AuNa2[Zn(CN)4]+2H2SO4===ZnSO4+4HCN+Na2SO4NaCN濾液②含有[Zn(CN)4]2-，經(jīng)過H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2-轉化為ZnSO4和HCN，反應的化學方程式為Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4===ZnSO4+4HCN+Na2SO4；用堿中和HCN得到的產(chǎn)物，可實現(xiàn)循環(huán)利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN，NaCN可用于“浸金”步驟，從而循環(huán)利用。KESHIJINGLIAN壹課時精練題號1

2答案C

B答案1234567對一對答案12345673.(1)NiO

NaVO3、NaHCO3

(2)2MoS+2Na2CO3+5O2

2Na2MoO4+2CO2+2SO2

Al2O3+Na2CO3

2NaAlO2+CO2↑

(3)20g·L-1

10g·L-1

(4)2∶3答案12345674.

答案12345675.

答案12345676.(1)球形冷凝管將甲醇、鹽酸冷凝回流，提高原料利用率(2)2Na2CrO4+CH3OH+10HCl(濃)

2CrCl3+4NaCl+7H2O+CO2↑

(3)Cr(OH)3+OH-===[Cr(OH)4]-

(4)向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待蒸餾水自然流下，重復操作2~3次(5)乙醚(6)①除去過量的H2O2，防止將KI氧化為I2

②當?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3標準溶液，溶液恰好由藍色褪為無色，且半分鐘不恢復原來的顏色③88.8答案12345677.(1)1∶1

H2S

(2)熱浸(3)將過量的Fe3+還原為Fe2+

(4)C

Pb+2[AgCl2]-===2Ag+[PbCl4]2-

(5)陽極

√1234567答案1234567答案菱鋅礦(主要成分為ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)與硫酸反應生成硫酸鋅、硅酸、硫酸鈉，二氧化硅不與硫酸反應，過濾，向濾液中加入過量氫氧化鈉溶液，向溶液中通入二氧化碳得到氫氧化鋅，過濾，將氫氧化鋅煅燒得到氧化鋅，再用過量焦炭還原得到鋅?！俺恋怼睍rCO2會先與未反應完的NaOH反應，因此消耗的二氧化碳量比Na2[Zn(OH)4]多，故C錯誤；ZnO+C

Zn+CO↑是置換反應，故D正確。

√1234567答案酸浸時采用高溫可以使反應速率加快，而沉錳時如果溫度過高，氨水和NH4HCO3受熱分解，MnCO3溶解度增大，導致沉錳效率降低，因此應該在低溫下進行沉錳，A錯誤；SiO2、生成的S均不溶于稀硫酸，因此用稀

1234567答案3.(2024·鎮(zhèn)江高三模擬)HDS催化劑廣泛用于石油煉制和化學工業(yè)生產(chǎn)中，通常利用加堿焙燒?水浸取法從HDS廢催化劑(主要成分為MoS、NiS、V2O5、Al2O3)中提取貴重金屬釩和鉬，其工藝流程如圖所示。已知：Ⅰ.MoO3、V2O5、Al2O3均可與純堿反應生成對應的鈉鹽，而NiO不行。Ⅱ.高溫下，NH4VO3易分解產(chǎn)生N2和一種含氮元素的氣體?；卮鹣铝袉栴}：(1)“浸渣”的成分為

(填化學式)；“濾液2”中的成分除了Na2MoO4外，還含有

(填化學式)。1234567答案NiONaVO3、NaHCO31234567答案硫化物焙燒時生成氧化物和二氧化硫，由于NiO不能與碳酸鈉反應，故“水浸”時以“浸渣”的形式沉淀出來，而MoO3、V2O5、Al2O3與純堿反應生成Na2MoO4、NaVO3和NaAlO2，通入過量CO2生成沉淀Al(OH)3和NaHCO3，故“濾液2”中的成分除了Na2MoO4外，還含有NaVO3、NaHCO3。(2)請寫出“焙燒”過程中MoS及Al2O3分別與純堿反應的化學方程式：____________________________________________

，___________________________

。1234567答案2MoS+2Na2CO3+5O2

2Na2MoO4+2CO2+2SO2Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑(3)“沉釩”時提釩率隨初始釩的濃度及氯化銨的加入量的關系如圖所示，則選擇的初始釩的濃度和NH4Cl的加入量分別為

、

。

(4)“沉釩”時生成NH4VO3沉淀，則“煅燒”后生成氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質的量之比為

。1234567答案20g·L-110g·L-12∶31234567答案由信息和流程及氧化還原反應原理可知，NH4VO3沉淀煅燒時分解產(chǎn)生V2O3、N2和NH3，故反應的化學方程式為6NH4VO3

3V2O3+2N2↑+2NH3↑+9H2O，氧化產(chǎn)物為N2，還原產(chǎn)物為V2O3，故比值為2∶3。4.(2024·南通調研)鎢是一種稀有金屬，黑鎢精礦屬于國家重大戰(zhàn)略資源。一種以黑鎢精礦(主要成分是FexMn1-xWO4，含少量CaWO4)為原料制備WCl6和鎢同多酸鹽的流程如下：1234567答案已知：Ksp[Ca3(PO4)2]=2×10-29，Ksp(CaWO4)=8×10-9。(1)“堿浸”時，加料完成后，提高鎢浸出速率的方法還有_______________(寫2種)。攪拌、升高溫度1234567答案(2)“堿浸”時發(fā)生非氧化還原反應，浸渣中含有Fe(OH)2和Mn(OH)2，F(xiàn)exMn1-xWO4發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________________________________________________________________________;“堿浸”時加入Na3PO4可提高鎢的浸取率，其原因是__________________

(結合化學平衡常數(shù)進行說明)。

K=2.56×104，反應正向進行程度大，鎢元素浸取率高1234567答案(3)若在實驗室中對WO3·nH2O進行“煅燒”，所用到的儀器有

(填字母)。a.燒杯b.蒸發(fā)皿c.坩堝d.冷凝管e.泥三角f.分液漏斗g.三腳架ceg

1234567答案1234567答案

5.(2024·南京調研)五氧化二釩(V2O5)廣泛用作合金添加劑及有機化工催化劑。從廢釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及少量Fe2O3、Al2O3等雜質)回收V2O5的部分工藝流程如下：1234567答案已知：a.常溫下，部分含釩物質在水中的溶解性見下表：物質V2O5VOSO4(VO2)2SO4NH4VO3溶解性難溶可溶易溶難溶b.+5價釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關系見下表：(1)“酸浸、氧化”時，VO2+發(fā)生反應的離子方程式為__________________

。(2)“中和”時調節(jié)pH=7的目的：一是沉淀部分雜質離子；二是_______

。pH<66~88~1010~12主要離子

1234567答案123456答案

物質V2O5VOSO4(VO2)2SO4NH4VO3溶解性難溶可溶易溶難溶pH<66~88~1010~12主要離子71234567答案

堿性

堿性環(huán)123456答案

71234567答案②用沉釩率(NH4VO3沉淀中V的質量和廢釩催化劑中V的質量之比)表示該工藝釩的回收率。如圖是沉釩率隨溫度變化的關系曲線，沉釩時，溫度超過80℃以后，沉釩率下降的可能原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。

6.六水合三氯化鉻(CrCl3·6H2O)可用于制備催化劑、媒染劑和聚合膠黏劑。實驗室用鉻酸鈉(Na2CrO4)為原料制備六水合三氯化鉻的實驗方案和裝置如圖：已知：①甲醇沸點64.7℃。②六水合三氯化鉻易溶于水、可溶于乙醇、不溶于乙醚。③Cr(OH)3的性質與Al(OH)3類似。

(1)儀器a的名稱為

；步驟Ⅰ中使用該儀器的作用是_______________________________

。123456答案7將甲醇、鹽酸冷凝回流，提高原料球形冷凝管利用率1234567答案由裝置圖可知，儀器a為球形冷凝管；因為甲醇沸點為64.7℃，為減少反應過程中甲醇和鹽酸的大量揮發(fā)，故使用球形冷凝管對其冷凝回流，提高原料利用率。(2)步驟Ⅰ反應生成CrCl3的同時有CO2氣體逸出，反應的化學方程式為

。2Na2CrO4+CH3OH+10HCl(濃)

2CrCl3+4NaCl+7H2O+CO2↑由信息可知，甲醇轉變?yōu)镃O2，Na2CrO4被還原為CrCl3，根據(jù)元素守恒和得失電子守恒可寫出反應的化學方程式為2Na2CrO4+CH3OH+10HCl(濃)

2CrCl3+4NaCl+7H2O+CO2↑。123456答案7(3)步驟Ⅱ中調節(jié)溶液pH不能加入過量NaOH的原因是________________

(用離子方程式解釋)。123456答案7Cr(OH)3+OH-===[Cr(OH)4]-因為Cr(OH)3的性質與Al(OH)3類似，具有兩性，故如果加入過量NaOH溶液，Cr(OH)3會反應生成[Cr(OH)4]-，離子方程式為Cr(OH)3+OH-===[Cr(OH)4]-。(4)步驟Ⅳ中洗滌Cr(OH)3固體的方法是__________________________________

。(5)步驟Ⅵ中“一系列操作”包括加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、用少量

洗滌、低溫烘干。

向漏斗中加入蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待蒸餾水自然流下，重復操作2~3次乙醚CrCl3·6H2O不溶于乙醚，由CrCl3溶液得到CrCl3·6H2O晶體的一系列操作為加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、用少量乙醚洗滌、低溫烘干。123456答案7

123456答案7第1次第2次第3次20.05mL20.30mL19.95mL①“繼續(xù)加熱煮沸一段時間”的目的是____________________________

。②滴定終點的現(xiàn)象為____________________________________________

。③該產(chǎn)品的純度為

%(結果保留1位小數(shù))。123456答案7第1次第2次第3次20.05mL20.30mL19.95mL

除去過量的H2O2，防止將KI氧化為I2

當?shù)稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3標準溶液，溶液恰好由藍色褪為無色，且半分鐘不恢復原來的顏色88.81234567答案

第1次第2次第3次20.05mL20.30mL19.95mL之比為

；溶液中鹽酸濃度不宜過大，除防止“熱浸”時HCl揮發(fā)外，另一目的是防止產(chǎn)生

(填化學式)。7.(2024·山東，18)以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag的工藝流程如圖：(1)“熱浸”時，難溶的PbS和Ag2S轉化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質硫。溶解等物質的量的PbS和Ag2S時，消耗Fe3+物質的量1234567答案1∶1H2S1234567答案本題以鉛精礦(含PbS、Ag2S等)為主要原料提取金屬Pb和Ag，“熱浸”時，難溶的PbS和Ag2S轉化為[PbCl4]2-和[AgCl2]-及單質硫，F(xiàn)e3+被還原為Fe2+，“過濾Ⅰ”除掉含硫濾渣，濾液中[PbCl4]2-在稀釋冷卻的過程中轉化為PbCl2沉淀，然后用飽和食鹽水熱溶，增大氯離子濃度，使PbCl2又轉化為[PbCl4]2-，電解得到