重難15釩、鉻、錳、鈷等過渡金屬化合物的制備流程內容導航內容導航速度提升技巧掌握手感養(yǎng)成重難考向聚焦鎖定目標精準打擊：快速指明將要攻克的核心靶點，明確主攻方向重難技巧突破授予利器瓦解難點：總結瓦解此重難點的核心方法論與實戰(zhàn)技巧重難保分練穩(wěn)扎穩(wěn)打必拿分數(shù)：聚焦可穩(wěn)拿分數(shù)題目，確保重難點基礎分值重難搶分練突破瓶頸爭奪高分：聚焦于中高難度題目，爭奪關鍵分數(shù)重難沖刺練模擬實戰(zhàn)挑戰(zhàn)頂尖：挑戰(zhàn)高考壓軸題，養(yǎng)成穩(wěn)定攻克難題的“題感”一、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：MnOOHMnO2；Fe(OH)2Fe2O3；CoC2O4Co3O4。（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。二、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]＋｝。三、鉻的重要化合物（1）Cr2O3和Cr(OH)3顯兩性，其轉化關系如下：Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－。反應的離子方程式：①Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓；②Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－=[Cr(OH)4]－；③[Cr(OH)4]－＋H＋=Cr(OH)3↓＋H2O；④Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋=Cr3＋＋4H2O。（2）鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72-和Cr2CrO42-(黃色)＋2H＋Cr2O72-(橙紅色)＋H四、錳的化合物（1）Mn2＋①在酸性條件下，很難被氧化，只有強氧化劑[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能將其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋7H2O。在堿性條件下，Mn2＋易被氧化為MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－=5Cl－＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋3H2O。②Mn(OH)2為白色難溶物，極易被空氣氧化，水中少量氧氣能將其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。（2）Mn(Ⅳ)最重要的化合物是MnO2，是黑色結晶體或無定形粉末，在自然界中以軟錳礦(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。①在酸性介質中，MnO2是較強的氧化劑，本身被還原為Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋=Mn2＋＋O2↑＋2H2O。③堿熔條件下可被強氧化劑O2、KClO3、MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等氧化為MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))，如2MnO2＋4KOH＋O2=2K2MnO4＋2H2O。④鋅錳干電池(Zn-MnO2-KOH)，正極：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－。（3）Mn(Ⅵ)MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))(綠色)存在于強堿性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4①在中性、酸性環(huán)境中MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))均發(fā)生歧化反應：3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2O=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋4OH－；3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋4H＋=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋2H2O。②錳酸鉀是制備高錳酸鉀(KMnO4)的中間體：2MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋2OH－＋H2↑。（4）KMnO4熱穩(wěn)定性差，通常保存在棕色試劑瓶中：2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑。①在酸性介質中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))具有強氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被還原為Mn2＋，如MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。②在弱堿性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))仍舊是氧化劑，本身被還原為MnO2。③在強堿性溶液中，當MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))過量時，還原產物是MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))。五、釩的重要化合物（1）五氧化二釩既能溶于強堿，又能溶于強酸，如：V2O5＋6NaOH=2Na3VO4＋3H2O；V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。（2）VO2＋、VO2＋：在酸性介質中，VVO2＋＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H22VO2＋＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H2六、鈷及其化合物1．鈷(Co)（1）常溫下與氧、硫等非金屬單質無顯著作用，但在高溫時有劇烈反應。（2）與稀H2SO4和稀鹽酸反應較緩慢。（3）在冷的濃硝酸中易鈍化，與稀硝酸易反應。（4）鈷是兩性金屬。2．鈷的氧化物CoOCo2O3——氧化高鈷①物理性質：黑灰色，不溶于水、醇和氨水②化學性質：一定條件下可被H2或CO還原成單質鈷。能溶于酸和強堿①物理性質：黑色，不溶于水②化學性質：具有強氧化性Co2O3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O3.鈷的氫氧化物Co(OH)2Co(OH)3①物理性質：不溶于水②化學性質a.能與酸反應：Co(OH)2＋H2SO4=CoSO4＋2H2Ob.弱還原性：在空氣中被緩慢氧化為棕褐色的Co(OH)3；可被強氧化劑(如H2O2)迅速氧化①物理性質：棕色固體，不溶于水和乙醇②化學性質：具有強氧化性2Co(OH)3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O4.Co3＋僅能夠存在于固態(tài)物質或配合物中，在水溶液中會發(fā)生反應4Co3＋＋2H2O=4Co2＋＋4H＋＋O2↑。（建議用時：20分鐘）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：已知：①“溶解”后所得濾液為Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液；②Cr的最高價含氧酸根離子在酸性介質中主要以Cr2O72-存在，在堿性介質中主要以下列說法錯誤的是()A.“灼燒”步驟的尾氣中含CO2B.“沉鋁”步驟的離子方程式為2[Al(OH)4]－＋CO2=2Al(OH)3↓＋CO32-C.“分離釩”之后Cr元素的存在形式主要為Cr2OD.“轉化沉鉻”步驟中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶32．（2026·陜西省西安市西北大學附屬中學模擬）五氧化二釩(V2O5)可用于冶煉釩鐵、用作合金添加劑、化工催化劑等。工業(yè)上利用石煤礦粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)為原料生產V2O5的工藝流程如下：已知：①“水溶”、“轉沉”、“轉化”后，所得含釩物質分別為NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。②不同pH下，正五價釩在溶液中主要存在形式見下表：pH主要離子③25℃時，?；卮鹣铝袉栴}：（1）“焙燒”時，V2O3發(fā)生反應的化學方程式為。（2）“濾渣Ⅰ”的成分為(填化學式，下同)，“濾液Ⅰ”中溶質的成分為。（3）先“轉沉”后“轉化”的目的是。（4）“濾渣Ⅱ”經(jīng)高溫煅燒后水浸，所得物質可導入到操作中循環(huán)使用。（5）“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是(寫出兩條)。（6）“煅燒”NH4VO3，制得產品V2O5，但反應體系中，若不及時分離出氣體Ⅱ，部分V2O5.會轉化成V2O4。已知V2O5轉化成V2O4過程中，消耗的氧化劑與還原劑的物質的量之比為3∶2，則V2O5轉化成V2O4的化學方程式為。3．（2025·山東卷）采用兩段焙燒—水浸法從鐵錳氧化礦(要含及等元素的氧化物)分離提取等元素，工藝流程如下：已知：該工藝條件下，低溫分解生成，高溫則完全分解為氣體；在完全分解，其他金屬硫酸鹽分解溫度均高于。回答下列問題：（1）“低溫焙燒”時金屬氧化物均轉化為硫酸鹽。與反應轉化為時有生成，該反應的化學方程式為?！案邷乇簾睖囟葹椋八彼脼V渣主要成分除外還含有(填化學式)。（2）在投料量不變的情況下，與兩段焙燒工藝相比，直接“高溫焙燒”，“水浸時金屬元素的浸出率(填“增大”“減小”或“不變”)。（3）萃取反應為：(有機相)(水相)(有機相)(水相)?！胺摧腿　睍r加入的試劑為(填化學式)。（4）“沉鈷”中，時恰好沉淀完全，則此時溶液中。已知：?！叭芙狻睍r發(fā)生反應的離子方程式為。（5）“沉錳”所得濾液并入“吸收”液中，經(jīng)處理后所得產品導入(填操作單元名稱)循環(huán)利用。4．（2025·山東濟寧·二模）舊電池的回收利用成為當前世界各國研究的重要課題，從廢舊酸性鋅錳電池(主要成份為碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工藝如圖所示：已知：的平衡常數(shù)稱為穩(wěn)定平衡常數(shù)，；當離子濃度小于時，可認為該離子完全除去。回答以下問題：（1）“浸出”時為了加快浸出速率，可采取的措施有(寫出一點)。（2）“溶解”時加入的作用是，的實際消耗量比理論值高的原因。（3）“沉錳”時，發(fā)生反應的離子方程式為，“煅燒”時參加反應的氣體與生成氣體的物質的量之比為。（4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的濃度均為0.1mol·L-1，“凈化”時，需調節(jié)溶液pH的合理范圍是?；衔颶n(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-38Zn(OH)2為兩性氫氧化物，可與NaOH溶液發(fā)生反應Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)[Zn(OH)4]2-(aq)，其平衡常數(shù)K=。5．（2024·新課標卷）鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全()時的pH：開始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列問題：（1）“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是；“濾渣1”中金屬元素主要為。（2）“過濾1”后的溶液中加入的作用是。取少量反應后的溶液，加入化學試劑檢驗，若出現(xiàn)藍色沉淀，需補加。（3）“氧化沉鈷”中氧化還原反應的離子方程式為、。（4）“除鈷液”中主要的鹽有(寫化學式)，殘留的濃度為。（建議用時：10分鐘）1.以含鎳廢料(主要成分為NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)為原料制備NixOy和碳酸亞鈷(CoCO3)的工藝流程如圖。下列說法不正確的是()A.“濾渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4B.“氧化”時的離子反應為6Fe2＋＋6H＋＋ClO3-=6Fe3＋＋Cl－C.“調pH”過程中形成黃鈉鐵礬渣，Na2CO3必須過量D.“沉鈷”過程發(fā)生的反應為Co2＋＋2HCO3-=CoCO3↓＋CO2↑2．（2023·遼寧卷）某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含（和)。實現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。

已知：物質回答下列問題：（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。（2）“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產生具有強氧化性的過一硫酸，中過氧鍵的數(shù)目為_______。（3）“氧化”中，用石灰乳調節(jié)，被氧化為，該反應的離子方程式為_______(的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為、_______(填化學式)。（4）“氧化”中保持空氣通入速率不變，(Ⅱ)氧化率與時間的關系如下。體積分數(shù)為_______時，(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大體積分數(shù)時，(Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。

（5）“沉鈷鎳”中得到的(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應的化學方程式為_______。（6）“沉鎂”中為使沉淀完全，需控制不低于_______(精確至0.1)。3．（2024·全國甲卷）鈷在新能源、新材料領域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的價氧化物及鋅和銅的單質。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于，其他金屬離子不沉淀，即認為完全分離。已知：①。②以氫氧化物形式沉淀時，和溶液的關系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是。（2）“酸浸”步驟中，發(fā)生反應的化學方程式是。（3）假設“沉銅”后得到的濾液中和均為，向其中加入至沉淀完全，此時溶液中，據(jù)此判斷能否實現(xiàn)和的完全分離(填“能”或“不能”)。（4）“沉錳”步驟中，生成，產生的物質的量為。（5）“沉淀”步驟中，用調，分離出的濾渣是。（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液，加入適量的氧化，其反應的離子方程式為。（7）根據(jù)題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是。4．（2025·山東日照·二模）利用廢舊三元鋰離子電池正極材料(主要成分為、還有鋁箔、炭黑、有機粘合劑等)綜合回收鈷、錳、鎳、鋰的工藝流程如下圖所示：已知：①溶解度隨溫度升高而減小。②、易與轉化為穩(wěn)定配離子；③，，?；卮鹣铝袉栴}：（1）三元鋰廢料中Ni、Mn的化合價分別為+2、+4價，若，則Co元素的化合價為。（2）“堿浸”后的濾液中存在的陰離子有(填化學式)。（3）“酸浸”后溶液中、、的濃度均為，欲使沉淀完全(離子濃度小于)，而不沉淀、理論上需調節(jié)溶液范圍為。實際“沉鈷”時，在加入之前需要先加入一定量氨水，其目的是。（4）“沉錳”時需要調pH=5，此時錳以形式存在，加入溶液后，溶液先變成紫紅色，后紫紅色又褪去。則溶液變紫紅色發(fā)生反應的離子方程式為。（5）“沉鋰”時發(fā)生反應(已知、、，用含a、b、c的代數(shù)式表示)。（6）“沉鋰”操作中需升溫到90℃，原因是①加快反應速率；②。5．（2026·遼寧省名校聯(lián)盟聯(lián)考）一種廢舊三元鋰電池正極材料(主要成分為，含少量元素和元素)的回收再生工藝如圖所示。回答下列問題：已知：HES為辛酸和月桂酸混合而成的疏水型溶劑。（1）已知該正極材料中鎳離子的價層電子數(shù)與基態(tài)鐵原子的相同，則該鎳離子的化合價為。（2）“還原浸出”時，LCHM(半胱氨酸鹽酸鹽)的濃度和咖啡渣的相對含量與金屬離子浸出率的關系如圖所示。①最佳的浸出條件是，相對含量。②浸出時，LCHM中的陽離子將還原為，自身被氧化為含—的弱酸性微粒，該過程的離子方程式為。③咖啡渣作為輔助還原劑，其優(yōu)點為(寫出一點即可)。（3）“萃取”時，HES能選擇性萃取和，從化學鍵形成的角度分析，能與HES中的羧基結合的原因是。（4）“反萃取”后得到的濾液需經(jīng)過(填操作名稱)將HES從體系中分離。（5）前驅體與混合，在空氣中經(jīng)高溫固相反應再生成正極材料的化學方程式為。6．（2023·新課標卷）鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質為鐵、鋁、硅、磷等的化合物，從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示：

已知：最高價鉻酸根在酸性介質中以Cr2O存在，在堿性介質中以CrO存在?；卮鹣铝袉栴}：（1）煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為___________(填化學式)。（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。（3）“沉淀”步驟調pH到弱堿性，主要除去的雜質是___________。（4）“除硅磷”步驟中，使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，該步需要控制溶液的pH≈9以達到最好的除雜效果，若pH<9時，會導致___________；pH>9時，會導致___________。（5）“分離釩”步驟中，將溶液pH調到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1時，溶解為VO或VO3+在堿性條件下，溶解為VO或VO，上述性質說明V2O5具有___________(填標號)。A．酸性

B．堿性

C．兩性（6）“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應的離子方程式為___________。7．（2025·山東日照·一模）以赤泥熔煉渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)為原料分離稀土元素鈧(Sc)的一種工藝流程如下：已知：①萃取劑為磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱?；卮鹣铝袉栴}：（1）“浸渣”的主要成分為(填化學式)。（2）“反萃取”的目的是分離Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率隨pH的變化如圖。試劑X為(填Na2SO3或NaClO)，應調節(jié)pH最佳為。（3）已知Sc2(C2O4)3難溶于水，難溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉鈧”時，發(fā)生反應：2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+，此反應的平衡常數(shù)K=。(用含a、b、c代數(shù)式表示)（4）Sc2(C2O4)3經(jīng)系列操作可得，加熱脫水時生成ScOCl的化學方程式為。（5）在一定條件下，一種物質在兩種互不相溶的溶劑A、B中的濃度之比是一個常數(shù)(分配系數(shù)Kd)；萃取率=。萃取Sc的過程中，若Sc元素的分配系數(shù)，取100mL含鈧的溶液，一次性加入60mL萃取劑，則Sc的萃取率為%(保留到小數(shù)點后一位，下同)；若將60mL萃取劑分成3次萃取，每次用20mL，則最后一次水層中鈧的殘留率為%。（建議用時：20分鐘）1．（2025·甘肅卷）研究人員設計了一種從銅冶煉煙塵(主要含S、及Cu、Zn、Pb的硫酸鹽)中高效回收砷、銅、鋅和鉛的綠色工藝，部分流程如下：已知：熔點314℃，沸點460℃分解溫度：，，，高于（1）設計焙燒溫度為600℃，理由為。（2）將通入和的混合溶液可制得，該反應的化學方程式為。（3）酸浸的目的為。（4）從浸出液得到Cu的方法為(任寫一種)。（5）某含Pb化合物是一種被廣泛應用于太陽能電池領域的晶體材料，室溫下該化合物晶胞如圖所示，晶胞參數(shù)，。與Pb之間的距離為pm(用帶有晶胞參數(shù)的代數(shù)式表示)；該化合物的化學式為，晶體密度計算式為(用帶有阿伏加德羅常數(shù)的代數(shù)式表示和分別表示Cs、Pb和Br的摩爾質量)。2．（2025·山東青島·二模）利用水鈷礦(主要成分為，含少量、、、、、等)可以制取多種化工試劑，以