2022屆學(xué)案013過(guò)渡金屬

過(guò)渡金屬－釩、鉻、錳、鈦、鈷、鎳、鋅釩及其化合物性質(zhì)（1）釩在常溫下不活潑，不能與非氧化性酸及堿作用，但能溶于氫氟酸，王水和硝酸。（2）V2O5:兩性氧化物,微溶于水，易形成膠體，有較強(qiáng)的氧化性。V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2OV2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2OVO2+,VO2+。VO2+在酸性介質(zhì)中具有強(qiáng)氧化性，如：2VO2++H2C2O4+2H+2VO2++CO2↑+2H2O偏釩酸鹽（NaVO3、NH4VO3）、正釩酸鹽（Na3VO4、（NH4)3VO4).NH4VO3在加熱條件下不穩(wěn)定，2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O鉻及其化合物Cr：加熱時(shí)，與O2反應(yīng)生成Cr2O3。Cr2O3：兩性氧化物Cr2O3+6H+=2Cr3++3H2O;Cr2O3+2OH-=2CrO2-+H2OCr(OH)3:兩性氫氧化物Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O；Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O錳及其化合物Mn：高溫時(shí)，與O2反應(yīng)，生成Mn3O4。Mn的活潑性在Al與Zn之間，與非氧化性酸反應(yīng)生成H2：Mn+2H+=Mn2++H2↑MnO2:具有強(qiáng)氧化性，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的反應(yīng)方程式________________________________K2MnO4和KMnO4。KMnO4具有強(qiáng)氧化性，酸性條件下與常見(jiàn)還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)（如I-,SO2,SO32-,Fe2+)，還原產(chǎn)物是Mn2+。鈦及其化合物Ti：常溫下與酸不反應(yīng)，但可與HF反應(yīng)，也可以與熱的濃鹽酸反應(yīng)。Ti+6HF=H2TiF6+H2↑2Ti+6HCl(濃）2TiCl3+3H2↑TiO2不溶于水和稀酸，可溶于HF溶液及熱的濃硫酸；可與Cl2反應(yīng)；與堿緩慢反應(yīng)。TiO2+2Cl2=TiCl4+O2TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2OTiCl4暴露在空氣中會(huì)冒白煙TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl鈷鎳及其化合物常溫下，鈷、鎳在空氣中能穩(wěn)定存在，加熱條件下可生成CoO、NiO。CoO溶于酸和強(qiáng)堿溶液，不溶于水、乙醇、氨水，在空氣中焙燒至390-890℃，生成四氧化三鈷。NiO溶于酸和氨水，不溶于水。Co(OH)2在空氣中緩慢地被氧化成棕褐色的Co(OH)3，Ni(OH)2在空氣中較穩(wěn)定，可采用氧化性較強(qiáng)的Br2將其氧化。Co3+、Ni3+在酸性溶液中有強(qiáng)氧化性，易被還原，如Co(OH)3，Ni(OH)3在鹽酸中被還原。2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+6H2O(5)+2價(jià)的Co、Ni氯化物CoCl2、NiCl2在不同溫度時(shí)可含不同數(shù)目的結(jié)晶水，前者因結(jié)晶水不同呈現(xiàn)不同顏色，可用作干濕指示劑。鋅及其化合物鋅在潮濕的空氣中表面生成一層白色致密的堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2CO3]薄膜,可阻止鋅被繼續(xù)氧化。鋅具有兩性，與非氧化性酸反應(yīng)制備H2，也可以與強(qiáng)堿反應(yīng)：Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑ZnO和Zn(OH)2ZnO俗稱鋅白，難溶于水，是兩性氧化物，可溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿。如ZnO+2HCl=ZnCl2+H2OZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O②Zn(OH)2是兩性氧化物，既可溶于酸，也可溶于堿，與Al(OH)3不同，Zn(OH)2可溶于氨水。Zn(OH)2+2HCl=ZnCl2+2H2OZn(OH)2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2OZn(OH)2+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+4H2O鋅鹽Zn2+與氨水反應(yīng)：Zn2++2NH3·H2O（少量）=Zn(OH)2↓+2NH4+Zn2++4NH3·H2O（過(guò)量）=[Zn(NH3)4]2++4H2O真題體驗(yàn)·直擊高考一．判斷正誤(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)。1.(2022全國(guó)Ⅱ，11A改編)向CuSO4溶液中加入足量的鋅粉，溶液藍(lán)色消失是因?yàn)榘l(fā)生了反應(yīng)Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu()(2022全國(guó)Ⅲ，10A)用稀硫酸和鋅粒制取H2，加幾滴CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率（）3.(2022全國(guó)Ⅲ，13B改編)向含Cl-的溶液中加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀從而除去Cl-,反應(yīng)的離子方程式Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl()4.(2022全國(guó)Ⅲ，11C改編)鋅-空氣燃料電池的總反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-,放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Zn+4OH-=Zn(OH)42-（）5.(2022全國(guó)Ⅱ，8C改編)1molK2Cr2O7被還原為Cr3+轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6NA()6.(2022全國(guó)Ⅱ，10A改編)向盛有高錳酸鉀酸性的溶液的試管中通入足量的乙烯后靜置，溶液的紫色褪去，靜置后溶液分層（）7.(2022全國(guó)Ⅲ，12B改編)在過(guò)氧化氫溶液中加入少量的MnO2可加快氧氣的生成速率（）二、填空題8.(2022全國(guó)Ⅲ，26（1）改編)用硫酸“溶浸”中二氧化錳與硫化錳過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________________9.(2022全國(guó)Ⅲ，26（4）改編)向含有Ni2+和Zn2+的溶液中加入硫化鈉，以除去Ni2+和Zn2+，生成的沉淀為_(kāi)_______________________________10.(2022全國(guó)Ⅱ，26（2）改編)BaS溶液和硫酸鋅溶液反應(yīng)生成BaSO4·ZnS的離子方程式_________________11.(2022全國(guó)Ⅰ，26（2）改編)將過(guò)量的鋅粒和氯化鉻固體置于反應(yīng)器中，加入少量蒸餾水，再加入鹽酸，反應(yīng)器中溶液由綠色變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式____________________________________________12..(2022全國(guó)Ⅱ，26（1）改編)焙燒閃鋅礦（主要成分為ZnS）過(guò)程中主要的反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________，電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為：________________________________________________13..(2022全國(guó)Ⅰ，27（2）改編)鐵鈦礦（主要成分FeTiO3)“酸浸”后，鈦主要以形式存在，寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式______________________________________________________14.(2022全國(guó)Ⅰ，27)元素鉻（Cr）在溶液中主要以Cr3+（藍(lán)紫色）、Cr（OH）4﹣（綠色）、Cr2O72﹣（橙紅色）、CrO42﹣（黃色）等形式存在，Cr（OH）3為難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問(wèn)題：（1）Cr3+與Al3+的化學(xué)性質(zhì)相似，在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過(guò)量，可觀察到的現(xiàn)象是．（2）CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中可相互轉(zhuǎn)化．用離子方程式表示Na2CrO4溶液在酸性條件下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)(2022全國(guó)Ⅲ，28(1))“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+，反應(yīng)的離子方程式為,偏釩酸銨NH4VO3“煅燒,產(chǎn)物為V2O5反應(yīng)的化學(xué)方程式為三、非選擇題16.(2022第二次全國(guó)大聯(lián)考，27)鉻元素有許多獨(dú)特性質(zhì)，如鉻作為煉鋼的添加料，可生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼；鉻的化合物色彩眾多，如Cr3+（紫色）、Cr(OH)3（灰藍(lán)色）、（綠色）等。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：Ⅰ．鉻可形成Cr(NO3)3、NaCrO2等鹽類物質(zhì)，則NaCrO2中鉻元素的化合價(jià)為_(kāi)____，向Cr(NO3)3溶液中滴加NaOH溶液至過(guò)量，可觀察到的主要現(xiàn)象是______________。Ⅱ．鉻元素的+6價(jià)化合物毒性較大，不能隨意排放。某化工廠以鉻渣（含有Na2SO4及少量、Fe3+）為原料提取硫酸鈉，同時(shí)制備金屬鉻的工藝流程如下：已知：金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示：氫氧化物Fe(OH)3Cr(OH)3開(kāi)始沉淀的pH6沉淀完全的pH8（1）濾渣A的主要成分為_(kāi)__________。（2）根據(jù)下圖信息，可知操作B包含蒸發(fā)結(jié)晶和___________。（3）酸化后的可被還原，該反應(yīng)中若有mol被還原為Cr3+，則消耗的物質(zhì)的量為_(kāi)__________mol。（4）調(diào)pH沉鉻步驟中，應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍是__________（填字母）。A．~B．~6C．6~8D．8~9（5）通過(guò)兩步反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)Cr(OH)3轉(zhuǎn)化為Cr，第一步反應(yīng)為2Cr(OH)3Cr2O3+3H2O；第二步反應(yīng)利用了鋁熱反應(yīng)原理，則該步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________。（6）利用如圖裝置，可探究鉻和鐵的活潑性強(qiáng)弱。能證明鐵比鉻活潑的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________。工業(yè)上，在鋼器具表面鍍鉻以增強(qiáng)器具的抗腐蝕性能，用硫酸鉻[Cr2(SO4)3]溶液作電解液，鍍鉻過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。17.(2022第三次全國(guó)大聯(lián)考，27)鎳是一種十分重要的有色金屬原料，具有極為廣泛的用途。一種從廢鎳電池電極[含有NiOOH、Ni(OH)2以及Al、Fe等金屬]中提取金屬Ni的工藝流程如圖所示：已知：ⅰ.NiO是穩(wěn)定的氧化物，NiOOH高溫分解為NiO、O2、H2Oⅱ.常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4×10?38，Ksp[Fe(OH)2]=1×10?15，Ksp[Ni(OH)2]=×10?13ⅲ.Ni2+在弱酸性環(huán)境中易水解；氧化性：Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)回答下列問(wèn)題：（1）H2O2的電子式為_(kāi)___________，濾液I中能水解物質(zhì)的名稱為_(kāi)_________。（2）用離子反應(yīng)方程式表示加入H2O2的目的：____________________________________。（3）常溫下，調(diào)節(jié)pH=5后，此時(shí)溶液中c(Fe3+)=__________mol·L?1，若溶液中c(Ni2+)=mol·L?1，此時(shí)是否有Ni(OH)2沉淀生成____________________________________（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。（4）如圖是電沉積法制取金屬Ni所使用的電解裝置。①在電解過(guò)程中C室可能發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為_(kāi)_________________，寫(xiě)出一種提高Ni產(chǎn)率的措施__________________。②電解一段時(shí)間后B室中氯化鈉的濃度______1%（填“大于”“小于”或“等于”），試分析其中的原因________________________。18..(2022佛山市普通髙中教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)(一)，27)鈦白粉(TiO2)廣泛應(yīng)用于涂料、化妝品、食品以及醫(yī)藥等行業(yè)。利用黑鈦礦石[主要成分為，含有少量Al2Ca(SiO4)2]制備TiO2，工藝流程如下。已知：TOSO4易溶于水，在熱水中易水解生成H2TiO3回答下列問(wèn)題：(1)中鈦元素的化合價(jià)為_(kāi)________，實(shí)驗(yàn)“焙燒”所需的容器名稱是_________，“濾渣”的主要成分是__________________(填化學(xué)式。)(2)制取H2TiO3的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________。(3)礦石粒度對(duì)TiO2的提取率影響如圖，原因是___________________________。(4)相關(guān)的金屬難溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)如圖所示，步驟④應(yīng)該控制的pH范圍是_________(填標(biāo)號(hào))~2~3~6~11(5)常用硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2]滴定法測(cè)定鈦白粉的純度，其步驟為：用足量酸溶解ag二氧化鈦樣品，用鋁粉做還原劑，過(guò)濾、洗滌，將濾液定容為100mL，取，以NH4SCN作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫酸鐵銨溶液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)原理為：Ti3+