知識(shí)拓展陌生過(guò)渡金屬及其化合物的性質(zhì)1.過(guò)渡金屬——多變價(jià)(1)高價(jià)態(tài)金屬通常形成含氧酸根離子的鹽，具有較強(qiáng)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(jià)金屬的化合物，在分解的同時(shí)

可能被氧化：MnOOH空氣中灼燒MnO2Fe(OH)2空氣中加熱Fe2O3CoC2O4空氣中灼燒Co3O41.過(guò)渡金屬——多變價(jià)(3)低價(jià)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(jià)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(guò)轉(zhuǎn)化價(jià)態(tài)、調(diào)節(jié)pH將過(guò)渡金屬生成氫氧化物沉淀或生成難溶硫化物分離除去。2.過(guò)渡金屬易形成配合物(1)金屬離子常易水解，其水合離子通常顯色，如Cu2＋(aq，藍(lán))、Fe2＋(aq，淺綠)、Fe3＋(aq，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)+氨水Cu(OH)2(s)或AgOH(s)+氨水[Cu(NH3)4]2+或[Ag(NH3)2]+Co和Ni的常見(jiàn)價(jià)態(tài)：+2價(jià)和+3價(jià)，低價(jià)具有還原性，高價(jià)具有氧化性，類(lèi)似Fe[Co(NH3)6]2＋、[Ni(NH3)6]2＋Co和Ni可形成配合物鎳(Ⅲ)、鈷(Ⅲ)的氧化物及氫氧化物與還原性酸可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如：2Co(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋6H2O2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O類(lèi)似Fe(OH)3與HI反應(yīng)一、鈷、鎳元素的性質(zhì)大本91頁(yè)6(2024·新課標(biāo)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(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)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(guān)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全(c≤1×10－5

mol·L－1)時(shí)的pH：

Fe3＋Fe2＋Co3＋Co2＋Zn2＋開(kāi)始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2(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_(kāi)_____(2)“過(guò)濾1”后的溶液中加入

MnO2的作用是___________________________，取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑_________檢驗(yàn)________，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，需補(bǔ)加

MnO2(1)增大“酸浸”速率，提高浸取效率Pb(2)將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續(xù)調(diào)pH時(shí)除去Fe元素K3[Fe(CN)6]溶液Fe2+7(2024·新課標(biāo)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(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)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(guān)離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全(c≤1×10－5

mol·L－1)時(shí)的pH：

Fe3＋Fe2＋Co3＋Co2＋Zn2＋開(kāi)始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2(3)3Co2+＋MnO4-＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H+、

3Mn2+＋2MnO4-＋2H2O===5MnO2↓＋4H+(4)ZnSO4、K2SO4

1.0×10－16.7(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________、_____________(4)“除鈷液”中主要的鹽有_______(寫(xiě)化學(xué)式)，殘留的Co3＋濃度為_(kāi)______mol·L－18(2023·遼寧卷)某工廠(chǎng)采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。已知：物質(zhì)Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10－37.410－14.710－14.710－10.8(3)“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______(H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、_______(填化學(xué)式)(5)“沉鈷鎳”中得到的Co(Ⅱ)在空氣中可被氧化成CoO(OH)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為(3)①M(fèi)n2+＋HSO3-＋H2O===MnO2＋SO42-＋3H+

②Fe(OH)3

(5)4Co(OH)2＋O2===4CoO(OH)＋2H2O

“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過(guò)一硫酸(H2SO5)二、釩、鉻、錳及其化合物的性質(zhì)1、釩及其化合物釩的氧化物釩能分別以＋2、＋3、＋4、＋5價(jià)與氧結(jié)合，形成四種氧化物：一氧化釩、三氧化二釩、二氧化釩、五氧化二釩VOV2O3VO2V2O5釩鹽五價(jià)釩鹽包括VO3?(偏釩酸鹽)、VO43?(正釩酸鹽)，如：偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀、正釩酸鈉；四價(jià)釩鹽：硫酸氧釩、草酸氧釩。不同價(jià)態(tài)的釩離子有不同的顏色：VO2+顏色為淺黃色，VO2＋顏色為藍(lán)色，V3＋為綠色，V2＋為紫色NH4VO3NaVO3KVO3Na3VO4VOSO4VOC2O4+4+5或C2O5V10(2024·河北卷)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝，具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知：i．石煤是一種含V2O3的礦物，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等ⅱ．高溫下，苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問(wèn)題：(2)水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質(zhì)的主要成分為_(kāi)______(填化學(xué)式)(3)在弱堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________；CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)開(kāi)______；浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入_______(填工序名稱(chēng))，可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用1112(2023·江蘇卷)V2O5－WO3/

TiO2催化劑能催化NH3脫除煙氣中的NO，反應(yīng)為4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)

?H＝－1632.4kJ·mol－1(1)催化劑的制備。將預(yù)先制備的一定量的WO3/

TiO2粉末置于80℃的水中，在攪拌下加入一定量的NH4VO3溶液，經(jīng)蒸發(fā)、焙燒等工序得到顆粒狀V2O5－WO3/

TiO2催化劑。在水溶液中VO3-水解為H3VO4沉淀的離子方程式為_(kāi)____________________；反應(yīng)選用NH4VO3溶液而不選用NaVO3溶液的原因是__________________(2)催化劑的應(yīng)用。將一定物質(zhì)的量濃度的NO、O2、NH3(其余為N2)氣體勻速通過(guò)裝有V2O5－WO3/

TiO2催化劑的反應(yīng)器，測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。反應(yīng)溫度在320~360℃范圍內(nèi)，NO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化不明顯的原因是_________；反應(yīng)溫度高于380℃，NO轉(zhuǎn)化率下降，除因?yàn)檫M(jìn)入反應(yīng)器的NO被還原的量減少外，還有_______________________________(用化學(xué)方程式表示)②通過(guò)萃取可分離釩和鎢，在得到的釩酸中含有H4V4O12。已知H4V4O12具有八元環(huán)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式可表示為_(kāi)__________13(2023·江蘇卷)V2O5－WO3/

TiO2催化劑能催化NH3脫除煙氣中的NO，反應(yīng)為4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)

?H＝－1632.4kJ·mol－1(1)催化劑的制備。將預(yù)先制備的一定量的WO3/

TiO2粉末置于80℃的水中，在攪拌下加入一定量的NH4VO3溶液，經(jīng)蒸發(fā)、焙燒等工序得到顆粒狀V2O5－WO3/

TiO2催化劑。在水溶液中VO3-水解為H3VO4沉淀的離子方程式為_(kāi)____________________；反應(yīng)選用NH4VO3溶液而不選用NaVO3溶液的原因是__________________(2)催化劑的應(yīng)用。將一定物質(zhì)的量濃度的NO、O2、NH3(其余為N2)氣體勻速通過(guò)裝有V2O5－WO3/

TiO2催化劑的反應(yīng)器，測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。反應(yīng)溫度在320~360℃范圍內(nèi)，NO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化不明顯的原因是_________；反應(yīng)溫度高于380℃，NO轉(zhuǎn)化率下降，除因?yàn)檫M(jìn)入反應(yīng)器的NO被還原的量減少外，還有_______________________________(用化學(xué)方程式表示)③向pH=8的NaVO3溶液中加入過(guò)量的NH4Cl溶液，生成NH4VO3沉淀。已知：Ksp(NH4VO3)＝1.7×10－3，加過(guò)量NH4Cl溶液的目的是___________2、鉻及其化合物鉻元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)有＋6、＋3、＋2Cr(Ⅲ)的還原性Cr3＋在酸性條件下是穩(wěn)定的，但在堿性條件下能被氧化成CrO42—：在堿性溶液中，亞鉻酸鹽(CrO2—)可以被H2O2或Na2O2氧化成鉻酸鹽：2CrO2—＋3H2O2＋2OH－===2CrO42—＋4H2O2CrO2—＋3Na2O2＋2H2O===2CrO42—＋6Na＋＋4OH－2Cr3＋＋3H2O2＋10OH—===2CrO42—＋8H2OCr(Ⅵ)的氧化性鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72—和CrO42—存在下列平衡：2CrO42—＋2H＋

Cr2O72—＋H2O在酸性溶液中，Cr2O72—具有強(qiáng)氧化性，但在堿性溶液中CrO42—的氧化性要弱得多：Cr2O72—＋3SO32—＋8H＋===2Cr3＋＋3SO42—＋4H2OCr2O72—＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O酸性條件下穩(wěn)定(黃色)

(橙紅色)堿性條件下穩(wěn)定16(2023·新課標(biāo)卷)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價(jià)態(tài)含氧酸鹽形式存在，主要雜質(zhì)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(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72-存在，在堿性介質(zhì)中以CrO42-存在回答下列問(wèn)題：(1)煅燒過(guò)程中，釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價(jià)含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為_(kāi)__________(填化學(xué)式)(2)水浸渣中主要有SiO2和___________(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性，主要除去的雜質(zhì)是___________(5)“分離釩”步驟中,將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀,V2O5在pH＜1時(shí),溶解為VO2+或VO3+,在堿性條件下,溶解為VO3-或VO43+,上述性質(zhì)說(shuō)明V2O5具有_____(填標(biāo)號(hào))A．酸性B．堿性C．兩性(1)Na2CrO4

(2)Fe2O3

(3)Al(OH)3

(5)C

3、錳及其化合物錳元素的常見(jiàn)價(jià)態(tài)有＋7、＋6、＋4、＋3、＋2，Mn2＋在酸性溶液中的穩(wěn)定性強(qiáng)于在堿性溶液中的穩(wěn)定性Mn2＋穩(wěn)定存在于酸性條件；在堿性條件下，Mn2＋易被氧化為MnO2，如ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2OMn(Ⅵ)化合物的性質(zhì)MnO42—穩(wěn)定存在于強(qiáng)堿性溶液中，在酸性或中性環(huán)境均發(fā)生歧化反應(yīng)：3MnO42—＋2H2O===2MnO4—＋MnO2↓＋4OH－3MnO42—＋4H＋===2MnO4—＋MnO2↓＋2H2OMnO4—MnO42—MnO2Mn2O3MnOOHMn2＋KMnO4的性質(zhì)①在酸性介質(zhì)中，MnO4—具有強(qiáng)氧化性，本身被還原為Mn2＋，如：2MnO4—＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O2MnO4—＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O；②在堿性、中性或微弱酸性溶液中，MnO4—仍舊是氧化劑，本身被還原為MnO2；③在強(qiáng)堿性溶液中，當(dāng)MnO4—過(guò)量時(shí)，還原產(chǎn)物是MnO42—，

2MnO4—＋SO32—＋2OH－===2MnO42—＋SO42—＋H2O19(2024·廣西卷)廣西盛產(chǎn)甘蔗，富藏錳礦。由軟錳礦(MnO2，含SiO2、Fe2O3、Al2O3和CuO等雜質(zhì))制備光電材料KMnF3的流程如下。回答下列問(wèn)題：已知：物質(zhì)Fe(OH)3Al(OH)3Cu(OH)2Fe(OH)2Mn(OH)2Ksp2.8×10－391.3×10－332.2×10－204.9×10－171.9×10－13(1)“甘蔗渣水解液”中含有還原性糖和H2SO4，其主要作用是_______。為提高“浸取”速率，可采取的措施是_______(任舉一例)。(2)“濾渣