2026年高考化学二轮复习（全国）重难15 钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程（重难专练）（原卷版）

重难15钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程

内容导航

速度提升技巧掌握手感养成

重难考向聚焦

锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向

重难技巧突破

授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧

重难保分练

稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值

重难抢分练

突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数

重难冲刺练

模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”

一、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：

MnOOHMnO2；

Fe(OH)2Fe2O3；

CoC2O4Co3O4。

（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将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。

二、过渡金属易形成配合物

＋＋＋

（1）过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2(aq，蓝)、Fe2(aq，浅绿)、Fe3(aq，棕黄)、

＋

Cr3(aq，绿)。

2＋＋3－2＋

（2）容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]、[Ag(NH3)2]、[Fe(SCN)6]、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]。

（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

2＋＋

CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]｛或[Ag(NH3)2]｝。

三、铬的重要化合物

3＋－

（1）Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：CrCr(OH)3[Cr(OH)4]。

反应的离子方程式：

3＋－

①Cr＋3OH===Cr(OH)3↓；

－－3＋－－

②Cr(OH)3＋OH===[Cr(OH)4]，Cr＋4OH===[Cr(OH)4]；

－＋

③[Cr(OH)4]＋H===Cr(OH)3↓＋H2O；

＋3＋－＋3＋

④Cr(OH)3＋3H===Cr＋3H2O，[Cr(OH)4]＋4H===Cr＋4H2O。

（2）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡：

＋2−2−

2Cr(黄色)＋2HCr2(橙红色)＋H2O。O7O4

2−2−

四、O4锰的化合物O7

（1）Mn2＋

2＋

①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn＋

－

＋＋3＋

5NaBiO3＋14H===5Na＋5Bi＋2MnO＋7H2O。

4

－－

2＋－2＋－－

在碱性条件下，Mn易被氧化为MnO等，如5ClO＋2Mn＋6OH===5Cl＋2MnO＋3H2O。

44

②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2

＋O2===2MnO(OH)2。

（2）Mn(Ⅳ)

最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶

于水和硝酸。

2＋2＋＋3＋2＋

①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn：MnO2＋2Fe＋4H===2Fe＋Mn＋2H2O。

＋2＋

②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H===Mn＋O2↑＋2H2O。

－2－

③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO等氧化为MnO，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋

44

2H2O。

－－

④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e＋H2O===MnO(OH)＋OH。

（3）Mn(Ⅵ)

2－

MnO(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4

4

2－

①在中性、酸性环境中MnO均发生歧化反应：

4

2－－

－

3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH；

44

2－－

＋

3MnO＋4H===2MnO＋MnO2↓＋2H2O。

44

2－－

电解－

②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O=====2MnO＋2OH＋H2↑。

44

（4）KMnO4

热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4=△====K2MnO4＋MnO2＋O2↑。

－

2＋－2＋

①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，可以氧化Fe、Cl、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn，如

4

－

2＋＋2＋3＋

MnO＋5Fe＋8H===Mn＋5Fe＋4H2O。

4

－

②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。

4

－2－

③在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO。

44

五、钒的重要化合物

（1）五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如：

V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O；

V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。

（2）VO2＋、V＋：在酸性介质中，V＋具有强氧化性，如：

＋2＋2＋2＋3＋2

V＋Fe＋2HO===VO＋Fe＋H2OO，

2＋＋2＋

2VO＋H2C2O4＋2H===2VO＋2CO2↑＋2H2O。

六、O2钴及其化合物

1．钴(Co)

（1）常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。

（2）与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。

（3）在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。

（4）钴是两性金属。

2．钴的氧化物

CoOCo2O3——氧化高钴

①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水①物理性质：黑色，不溶于水

②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原②化学性质：具有强氧化性

成单质钴。能溶于酸和强碱Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O

3.钴的氢氧化物

Co(OH)2Co(OH)3

①物理性质：不溶于水

②化学性质

①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇

a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋

②化学性质：具有强氧化性

2H2O

2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O

b.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的

Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化

3＋3＋2＋＋

4.Co仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co＋2H2O===4Co＋4H＋O2↑。

（建议用时：20分钟）

1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图：

已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液；

②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2存在，在碱性介质中主要以存在。

2−2−

下列说法错误的是()O7CrO4

A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2

－

B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]＋CO2===2Al(OH)3↓＋＋H2O

2−

C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr2CO3

2−

D.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量O7之比为1∶3

2．（2026·陕西省西安市西北大学附属中学模拟）五氧化二钒(V2O5)可用于冶炼钒铁、用作合金添加剂、化

工催化剂等。工业上利用石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)为原料生产V2O5的工艺流程如下：

已知：

①“水溶”、“转沉”、“转化”后，所得含钒物质分别为NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。

②不同pH下，正五价钒在溶液中主要存在形式见下表：

pH46688101012

主要离子43

VO2VO3V2O7VO4

3

③25℃时，Ksp(NH4VO3)=1.610。

回答下列问题：

（1）“焙烧”时，V2O3发生反应的化学方程式为。

（2）“滤渣Ⅰ”的成分为(填化学式，下同)，“滤液Ⅰ”中溶质的成分为。

（3）先“转沉”后“转化”的目的是。

（4）“滤渣Ⅱ”经高温煅烧后水浸，所得物质可导入到操作中循环使用。

（5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是(写出两条)。

（6）“煅烧”NH4VO3，制得产品V2O5，但反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5.会转化成V2O4。

已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化

学方程式为。

、

3．（2025·山东卷）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含Fe2O3MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧

化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下：

已知：该工艺条件下，低温分解生成NHHSO，高温则完全分解为气体；在℃完

NH42SO444Fe2SO43650

全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700℃。

回答下列问题：

（1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反

应的化学方程式为。“高温焙烧”温度为650℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有(填

化学式)。

（）在投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接高温焙烧，水浸时金属元素的浸

2NH42SO4“”“

出率(填“增大”“减小”或“不变”)。

22

（3）HR萃取Cu反应为：2HR(有机相)Cu(水相)CuR2(有机相)2H(水相)。“反萃取”时加入的试

剂为(填化学式)。

（）沉钴中，时2恰好沉淀完全251，则此时溶液中

4“”pH4CocCo110molLcH2S

17，13，21

molL。已知：Ka1H2S110Ka2H2S110Ksp(CoS)410。CoS“溶解”时发生反应的离

子方程式为。

（5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入(填操作单元名称)循环利用。

4．（2025·山东济宁·二模）旧电池的回收利用成为当前世界各国研究的重要课题，从废旧酸性锌锰电池(主

要成份为碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工艺如图所示：

2216

已知：Znaq4OHaq[Zn(OH)4]aq的平衡常数称为稳定平衡常数，K稳4.510；当离子浓

度小于105mol·L1时，可认为该离子完全除去。

回答以下问题：

（1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有(写出一点)。

（2）“溶解”时加入H2O2的作用是，H2O2的实际消耗量比理论值高的原因。

（3）“沉锰”时，发生反应的离子方程式为，“煅烧”时参加反应的气体与生成气体的物质的量之比

为。

（4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的浓度均为0.1mol·L­1，“净化”时，需调节溶液pH的合理范围是。

化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3

­17­17­38

Ksp近似值101010

­2­

Zn(OH)2为两性氢氧化物，可与NaOH溶液发生反应Zn(OH)2(s)+2OH(aq)[Zn(OH)4](aq)，其平衡常数

K=。

5．（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(c1.0105molL1)时的pH：

Fe3Fe2Co3Co2Zn2

开始沉淀的pH1.56.9—7.46.2

沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2

回答下列问题：

（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。

（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molL1。

（建议用时：10分钟）

1.以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)

的工艺流程如图。

下列说法不正确的是()

A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4

2＋＋3＋－

B.“氧化”时的离子反应为6Fe＋6H＋===6Fe＋Cl＋3H2O

−

C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CCOlO33必须过量

2＋

D.“沉钴”过程发生的反应为Co＋===CoCO3↓＋CO2↑＋H2O

−

2．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下2工H艺CO处3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FeOH

3CoOH2NiOH2MgOH2

37.414.714.710.8

Ksp10101010

回答下列问题：

（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。

（2）“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H2SO5，1molH2SO5中过

氧键的数目为_______。

2

（3）“氧化”中，用石灰乳调节pH4，Mn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)。

（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为_______时，Mn(Ⅱ)

氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。

（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_______。

（6）“沉镁”中为使Mg2沉淀完全25℃，需控制pH不低于_______(精确至0.1)。

3．（2024·全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的

2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。

注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10­5molL­1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。

­36­22­21

已知：①Ksp(CuS)=6.310,Ksp(ZnS)=2.510,Ksp(CoS)=4.010。

­1

②以氢氧化物形式沉淀时，lgc(M)/molL和溶液pH的关系如图所示。

回答下列问题：

（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是。

（2）“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是。

2+2+­12+

（3）假设“沉铜”后得到的滤液中cZn和cCo均为0.10molL，向其中加入Na2S至Zn沉淀完全，

2+

此时溶液中cCo=molL­1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离(填“能”或“不能”)。

+

（4）“沉锰”步骤中，生成1.0molMnO2，产生H的物质的量为。

（5）“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是。

（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为。

（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是。

4．（2025·山东日照·二模）利用废旧三元锂离子电池正极材料(主要成分为LiNi1xyCoxMnyO2、还有铝箔、

炭黑、有机粘合剂等)综合回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下图所示：

22

已知：①Li2CO3溶解度随温度升高而减小。②Ni、Mn易与NH3转化为稳定配离子；③

181013

KspCoC2O410，KspNiC2O410，KspMnC2O410。

回答下列问题：

1

（1）三元锂废料LiNi1xyCoxMnyO2中Ni、Mn的化合价分别为+2、+4价，若xy，则Co元素的

3

化合价为。

（2）“碱浸”后的滤液中存在的阴离子有(填化学式)。

（3）“酸浸”后溶液中Ni2、Co2、Mn2的浓度均为0.2mol·L1，欲使Co2沉淀完全(离子浓度小于105mol·L1)，

2221

而不沉淀Ni、Mn理论上需调节溶液cC2O4范围为mol·L。实际“沉钴”时，在加入

(NH4)2C2O4之前需要先加入一定量氨水，其目的是。

2

（4）“沉锰”时需要调pH=5，此时锰以Mn形式存在，加入K2S2O8溶液后，溶液先变成紫红色，后紫红色

又褪去。则溶液变紫红色发生反应的离子方程式为。

（5）“沉锂”时发生反应2Li2HCO3Li2CO3H2CO3K(已知Ka1H2CO3a、

Ka2H2CO3b、KspLi2CO3c，用含a、b、c的代数式表示)。

（6）“沉锂”操作中需升温到90℃，原因是①加快反应速率；②。

5．（2026·辽宁省名校联盟联考）一种废旧三元锂电池正极材料(主要成分为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，含少量Al

元素和Cu元素)的回收再生工艺如图所示。回答下列问题：

已知：HES为辛酸和月桂酸C12H24O2混合而成的疏水型溶剂。

（1）已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，则该镍离子的化合价为。

（2）“还原浸出”时，LCHM(半胱氨酸盐酸盐)的浓度和咖啡渣的相对含量与金属离子浸出率的关系如图所

示。

­1

①最佳的浸出条件是cLCHM=molL­1，相对含量gg。

②浸出时，中的阳离子将3还原为2，自身被氧化为含的弱

LCHMHSCH2CHNH3COOHCoCo—SO3H

酸性微粒，该过程的离子方程式为。

③咖啡渣作为辅助还原剂，其优点为(写出一点即可)。

（3）“萃取”时，HES能选择性萃取Al3和，从化学键形成的角度分析，Al3能与HES中的羧基结

合的原因是。

（4）“反萃取”后得到的滤液需经过(填操作名称)将HES从体系中分离。

（）前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式

5Ni0.6Co0.2Mn0.2C2O42Li2CO3

为。

6．（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：

22

已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O7存在，在碱性介质中以CrO4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___________。

（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以

达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。

3+

（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VO在

3

碱性条件下，溶解为VO3或VO4，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。

A．酸性B．碱性C．两性

（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。

7．（2025·山东日照·一模）以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)为原料分离稀土元素

钪(Sc)的一种工艺流程如下：

已知：①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱。

回答下列问题：

（1）“浸渣”的主要成分为(填化学式)。

（2）“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的

变化如图。试剂X为(填Na2SO3或NaClO)，应调节pH最佳为。

（3）已知Sc2(C2O4)3难溶于水，难溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉钪”时，

3++

发生反应：2Sc+3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H，此反应的平衡常数K=。(用含a、b、c代数式表

示)

（4）Sc2(C2O4)3经系列操作可得ScCl36H2O，ScCl36H2O加热脱水时生成ScOCl的化学方程式

为。

（5）在一定条件下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数Kd)

c(A)n有机物(X)有机相

c()

Kd；萃取率=100%。萃取Sc的过程中，若Sc元素的分配系数Kd7.5，取

c(B)n总(X)c(水相)

100mL含钪的溶液，一次性加入60mL萃取剂，则Sc的萃取率为%(保留到小数点后一位，下

同)；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，则最后一次水层中钪的残留率为%。

（建议用时：20分钟）

1．（2025·甘肃卷）研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效

回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：

已知：As2O3熔点314℃，沸点460℃

℃℃

分解温度：CuO1100℃，CuSO4560，ZnSO4680，PbSO4高于1000℃

8

KspPbSO41.810

（1）设计焙烧温度为600℃，理由为。

（2）将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3，该反应的化学方程式为。

（3）酸浸的目的为。

（4）从浸出液得到Cu的方法为(任写一种)。

（5）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶

胞参数abc，αβγ90°。Cs与Pb之间的距离为pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化

3

合物的化学式为，晶体密度计算式为g/cm(用带有阿伏加德罗常数NA的代数式表示

、

MCsMPb和MBr分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。

2．（2025·山东青岛·二模）利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、