高三化学一轮复习金属及其化合物陌生过渡金属专题课件

知识拓展陌生过渡金属及其化合物的性质1.过渡金属——多变价(1)高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，

如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。(2)在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时

可能被氧化：MnOOH空气中灼烧MnO2Fe(OH)2空气中加热Fe2O3CoC2O4空气中灼烧Co3O41.过渡金属——多变价(3)低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，

如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。(4)低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属生成氢氧化物沉淀或生成难溶硫化物分离除去。2.过渡金属易形成配合物(1)金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，黄)、Cr3＋(aq，绿)。(2)容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、

[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。(3)向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，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的常见价态：+2价和+3价，低价具有还原性，高价具有氧化性，类似Fe[Co(NH3)6]2＋、[Ni(NH3)6]2＋Co和Ni可形成配合物镍(Ⅲ)、钴(Ⅲ)的氧化物及氢氧化物与还原性酸可以发生氧化还原反应，如：2Co(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Co2＋＋Cl2↑＋6H2O2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O类似Fe(OH)3与HI反应一、钴、镍元素的性质大本91页6(2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1×10－5

mol·L－1)时的pH：

Fe3＋Fe2＋Co3＋Co2＋Zn2＋开始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是______；“滤渣1”中金属元素主要为______(2)“过滤1”后的溶液中加入

MnO2的作用是___________________________，取少量反应后的溶液，加入化学试剂_________检验________，若出现蓝色沉淀，需补加

MnO2(1)增大“酸浸”速率，提高浸取效率Pb(2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素K3[Fe(CN)6]溶液Fe2+7(2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1×10－5

mol·L－1)时的pH：

Fe3＋Fe2＋Co3＋Co2＋Zn2＋开始沉淀的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)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为________________、_____________(4)“除钴液”中主要的盐有_______(写化学式)，残留的Co3＋浓度为_______mol·L－18(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含(Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。已知：物质Fe(OH)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10－37.410－14.710－14.710－10.8(3)“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为_______(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、_______(填化学式)(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为(3)①Mn2+＋HSO3-＋H2O===MnO2＋SO42-＋3H+

②Fe(OH)3

(5)4Co(OH)2＋O2===4CoO(OH)＋2H2O

“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)二、钒、铬、锰及其化合物的性质1、钒及其化合物钒的氧化物钒能分别以＋2、＋3、＋4、＋5价与氧结合，形成四种氧化物：一氧化钒、三氧化二钒、二氧化钒、五氧化二钒VOV2O3VO2V2O5钒盐五价钒盐包括VO3−(偏钒酸盐)、VO43−(正钒酸盐)，如：偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠；四价钒盐：硫酸氧钒、草酸氧钒。不同价态的钒离子有不同的颜色：VO2+颜色为浅黄色，VO2＋颜色为蓝色，V3＋为绿色，V2＋为紫色NH4VO3NaVO3KVO3Na3VO4VOSO4VOC2O4+4+5或C2O5V10(2024·河北卷)V2O5是制造钒铁合金、金属钒原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。已知：i．石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等ⅱ．高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO3)2]和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为_______(填化学式)(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为_________；CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为_______；浸取后低浓度的滤液①进入_______(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用1112(2023·江苏卷)V2O5－WO3/

TiO2催化剂能催化NH3脱除烟气中的NO，反应为4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)

∆H＝－1632.4kJ·mol－1(1)催化剂的制备。将预先制备的一定量的WO3/

TiO2粉末置于80℃的水中，在搅拌下加入一定量的NH4VO3溶液，经蒸发、焙烧等工序得到颗粒状V2O5－WO3/

TiO2催化剂。在水溶液中VO3-水解为H3VO4沉淀的离子方程式为_____________________；反应选用NH4VO3溶液而不选用NaVO3溶液的原因是__________________(2)催化剂的应用。将一定物质的量浓度的NO、O2、NH3(其余为N2)气体匀速通过装有V2O5－WO3/

TiO2催化剂的反应器，测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在320~360℃范围内，NO转化率随温度变化不明显的原因是_________；反应温度高于380℃，NO转化率下降，除因为进入反应器的NO被还原的量减少外，还有_______________________________(用化学方程式表示)②通过萃取可分离钒和钨，在得到的钒酸中含有H4V4O12。已知H4V4O12具有八元环结构，其结构式可表示为___________13(2023·江苏卷)V2O5－WO3/

TiO2催化剂能催化NH3脱除烟气中的NO，反应为4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)

∆H＝－1632.4kJ·mol－1(1)催化剂的制备。将预先制备的一定量的WO3/

TiO2粉末置于80℃的水中，在搅拌下加入一定量的NH4VO3溶液，经蒸发、焙烧等工序得到颗粒状V2O5－WO3/

TiO2催化剂。在水溶液中VO3-水解为H3VO4沉淀的离子方程式为_____________________；反应选用NH4VO3溶液而不选用NaVO3溶液的原因是__________________(2)催化剂的应用。将一定物质的量浓度的NO、O2、NH3(其余为N2)气体匀速通过装有V2O5－WO3/

TiO2催化剂的反应器，测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在320~360℃范围内，NO转化率随温度变化不明显的原因是_________；反应温度高于380℃，NO转化率下降，除因为进入反应器的NO被还原的量减少外，还有_______________________________(用化学方程式表示)③向pH=8的NaVO3溶液中加入过量的NH4Cl溶液，生成NH4VO3沉淀。已知：Ksp(NH4VO3)＝1.7×10－3，加过量NH4Cl溶液的目的是___________2、铬及其化合物铬元素的常见价态有＋6、＋3、＋2Cr(Ⅲ)的还原性Cr3＋在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能被氧化成CrO42—：在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO2—)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐：2CrO2—＋3H2O2＋2OH－===2CrO42—＋4H2O2CrO2—＋3Na2O2＋2H2O===2CrO42—＋6Na＋＋4OH－2Cr3＋＋3H2O2＋10OH—===2CrO42—＋8H2OCr(Ⅵ)的氧化性铬(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—具有强氧化性，但在碱性溶液中CrO42—的氧化性要弱得多：Cr2O72—＋3SO32—＋8H＋===2Cr3＋＋3SO42—＋4H2OCr2O72—＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O酸性条件下稳定(黄色)

(橙红色)碱性条件下稳定16(2023·新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O72-存在，在碱性介质中以CrO42-存在回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学式)(2)水浸渣中主要有SiO2和___________(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀,V2O5在pH＜1时,溶解为VO2+或VO3+,在碱性条件下,溶解为VO3-或VO43+,上述性质说明V2O5具有_____(填标号)A．酸性B．碱性C．两性(1)Na2CrO4

(2)Fe2O3

(3)Al(OH)3

(5)C

3、锰及其化合物锰元素的常见价态有＋7、＋6、＋4、＋3、＋2，Mn2＋在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性Mn2＋稳定存在于酸性条件；在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO2，如ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2OMn(Ⅵ)化合物的性质MnO42—稳定存在于强碱性溶液中，在酸性或中性环境均发生歧化反应：3MnO42—＋2H2O===2MnO4—＋MnO2↓＋4OH－3MnO42—＋4H＋===2MnO4—＋MnO2↓＋2H2OMnO4—MnO42—MnO2Mn2O3MnOOHMn2＋KMnO4的性质①在酸性介质中，MnO4—具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋，如：2MnO4—＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O2MnO4—＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O；②在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO4—仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2；③在强碱性溶液中，当MnO4—过量时，还原产物是MnO42—，

2MnO4—＋SO32—＋2OH－===2MnO42—＋SO42—＋H2O19(2024·广西卷)广西盛产甘蔗，富藏锰矿。由软锰矿(MnO2，含SiO2、Fe2O3、Al2O3和CuO等杂质)制备光电材料KMnF3的流程如下。回答下列问题：已知：物质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”中含有还原性糖和H2SO4，其主要作用是_______。为提高“浸取”速率，可采取的措施是_______(任举一例)。(2)“滤渣