大單元二　第六章　第30講　陌生過渡金屬及其化合物的制備流程分析-2025年高中化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

第30講陌生過渡金屬及其化合物的制備流程分析[復(fù)習(xí)目標]1.了解?？歼^渡金屬及其重要化合物。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(guān)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：MnOOHeq\o(→,\s\up7(空氣中灼燒))MnO2；Fe(OH)2eq\o(→,\s\up7(空氣中加熱))Fe2O3；CoC2O4eq\o(→,\s\up7(空氣中灼燒))Co3O4。(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(zhuǎn)化價態(tài)、調(diào)節(jié)pH將過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)、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)]eq\o(→,\s\up7(＋氨水))Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)]eq\o(→,\s\up7(＋氨水))[Cu(NH3)4]2＋{或[Ag(NH3)2]＋}。3．鋅及其化合物的轉(zhuǎn)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．鉻的重要化合物(1)Cr2O3和Cr(OH)3顯兩性，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：Cr3＋eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))Cr(OH)3eq\o(,\s\up7(OH－),\s\do5(H＋))[Cr(OH)4]－。反應(yīng)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Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)存在下列平衡：2CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙紅色)＋H2O。5．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＋、VOeq\o\al(＋,2)：在酸性介質(zhì)中，VOeq\o\al(＋,2)具有強氧化性，如：VOeq\o\al(＋,2)＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O，2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。6．鈷的配合物(1)Co(Ⅱ)與H2O、Cl－配合的平衡轉(zhuǎn)化[Co(H2O)6]2＋eq\o(,\s\up7(Cl－),\s\do5(H2O))[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＋eq\o(→,\s\up7(O2))[Co(NH3)6]3＋1．(2023·湖南衡陽校聯(lián)考三模)鋅是一種淺灰色的過渡金屬。在現(xiàn)代工業(yè)中，是電池制造中不可替代且相當(dāng)重要的金屬，以菱鋅礦(主要成分為ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)制備鋅單質(zhì)的流程如圖所示：下列說法錯誤的是()A．SOeq\o\al(2－,4)的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形B．濾渣的主要成分為SiO2和H2SiO3C．“沉淀”步驟中，消耗CO2的物質(zhì)的量與消耗Na2[Zn(OH)4]的物質(zhì)的量之比為1∶1D．“熱還原”過程發(fā)生了置換反應(yīng)2．(2024·長沙模擬)以黃鐵礦(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和軟錳礦(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)為原料制備MnSO4·H2O的工藝流程如圖。下列說法正確的是()A．酸浸和沉錳操作均應(yīng)在較高溫度下進行B．濾渣1的成分中含有S和SiO2C．調(diào)pH的目的只為除去溶液中的Fe3＋D．沉錳操作中主要反應(yīng)的離子方程式是2HCOeq\o\al(－,3)＋Mn2＋=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O3．釩元素在酸性溶液中有多種存在形式，其中VO2＋為藍色，VOeq\o\al(＋,2)為淡黃色，VOeq\o\al(＋,2)具有較強的氧化性，F(xiàn)e2＋、SOeq\o\al(2－,3)等能把VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋。向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液顏色由藍色變?yōu)榈S色。下列說法不正確的是()A．在酸性溶液中氧化性：MnOeq\o\al(－,4)>VOeq\o\al(＋,2)B．FeI2溶液與足量酸性(VO2)2SO4溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋=Fe3＋＋VO2＋＋H2OC．向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為10VOSO4＋2H2O＋2KMnO4=5(VO2)2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4＋K2SO4D．向含1molVOeq\o\al(＋,2)的酸性溶液中滴加1.25molFeSO4的溶液完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子為1mol4．[2019·全國卷Ⅲ，26(1)(2)(3)(4)(5)]高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為________～6之間。(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是________________。(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2023·江西新余統(tǒng)考二模)鉻(Cr)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、航天等領(lǐng)域。工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成分為FeCr2O4，含有少量Al2O3)為原料制備金屬鉻的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)為提高焙燒效率，可以采取的措施為____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)亞鉻酸亞鐵(FeCr2O4)中Cr的化合價為________，“焙燒”中FeCr2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“酸化”中反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________，已知：“酸化”后溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝1.6×10－3mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝2×10－8mol·L－1。則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______。(4)“沉鋁”需控制pH＝6～10的原因為___________________________________________________________________________________________________________________________。(5)以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，用電化學(xué)法制備重鉻酸鉀的實驗裝置如圖。測定陽極液中K和Cr的含量，若K與Cr的物質(zhì)的量之比(eq\f(nK,nCr))為a，則此時鉻酸鉀的轉(zhuǎn)化率為______。6．(2023·廣西南寧三中校考二模)[Co(NH3)6]Cl3(三氯化六氨合鈷)是合成其他含鈷配合物的重要原料，實驗室中可由金屬鈷及其他原料制備[Co(NH3)6]Cl3。(一)CoCl2的制備CoCl2易潮解，可用金屬鈷與氯氣反應(yīng)制備CoCl2。實驗中利用下列裝置進行制備。(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)按圖中A→E的順序組合裝置制備CoCl2，E為盛裝有__________(填試劑名稱)的干燥管，其作用為_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)該實驗需配制12mol·L－1的濃鹽酸250mL，需要用到的玻璃儀器是燒杯、量筒、玻璃棒、________________和__________，若配制過程中未恢復(fù)室溫即轉(zhuǎn)移液體進行后續(xù)操作，則所配溶液實際濃度______(填“大于”或“小于”)12mol·L－1。(二)[Co(NH3)6]Cl3的制備步驟如下：Ⅰ.在100mL錐形瓶內(nèi)加入4.5g研細的CoCl2、3gNH4Cl和5mL水，加熱溶解后加入0.3g活性炭作催化劑。Ⅱ.冷卻后，加入濃氨水混合均勻。控制溫度在10℃以下并緩慢加入10mLH2O2溶液。Ⅲ.在60℃下反應(yīng)一段時間后，經(jīng)過一系列操作后，過濾、洗滌、干燥得到[Co(NH3)6]Cl3晶體。已知：不同溫度下[Co(NH3)6]Cl3在水中的溶解度如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(4)步驟Ⅱ中在加入H2O2溶液時，控制溫度