2022届学案013过渡金属

过渡金属－钒、铬、锰、钛、钴、镍、锌钒及其化合物性质（1）钒在常温下不活泼，不能与非氧化性酸及碱作用，但能溶于氢氟酸，王水和硝酸。（2）V2O5:两性氧化物,微溶于水，易形成胶体，有较强的氧化性。V2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2OV2O5+6HCl=2VOCl2+Cl2↑+3H2OVO2+,VO2+。VO2+在酸性介质中具有强氧化性，如：2VO2++H2C2O4+2H+2VO2++CO2↑+2H2O偏钒酸盐（NaVO3、NH4VO3）、正钒酸盐（Na3VO4、（NH4)3VO4).NH4VO3在加热条件下不稳定，2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O铬及其化合物Cr：加热时，与O2反应生成Cr2O3。Cr2O3：两性氧化物Cr2O3+6H+=2Cr3++3H2O;Cr2O3+2OH-=2CrO2-+H2OCr(OH)3:两性氢氧化物Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O；Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O锰及其化合物Mn：高温时，与O2反应，生成Mn3O4。Mn的活泼性在Al与Zn之间，与非氧化性酸反应生成H2：Mn+2H+=Mn2++H2↑MnO2:具有强氧化性，写出实验室制备氯气的反应方程式________________________________K2MnO4和KMnO4。KMnO4具有强氧化性，酸性条件下与常见还原剂发生氧化还原反应（如I-,SO2,SO32-,Fe2+)，还原产物是Mn2+。钛及其化合物Ti：常温下与酸不反应，但可与HF反应，也可以与热的浓盐酸反应。Ti+6HF=H2TiF6+H2↑2Ti+6HCl(浓）2TiCl3+3H2↑TiO2不溶于水和稀酸，可溶于HF溶液及热的浓硫酸；可与Cl2反应；与碱缓慢反应。TiO2+2Cl2=TiCl4+O2TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2OTiCl4暴露在空气中会冒白烟TiCl4+3H2O=H2TiO3↓+4HCl钴镍及其化合物常温下，钴、镍在空气中能稳定存在，加热条件下可生成CoO、NiO。CoO溶于酸和强碱溶液，不溶于水、乙醇、氨水，在空气中焙烧至390-890℃，生成四氧化三钴。NiO溶于酸和氨水，不溶于水。Co(OH)2在空气中缓慢地被氧化成棕褐色的Co(OH)3，Ni(OH)2在空气中较稳定，可采用氧化性较强的Br2将其氧化。Co3+、Ni3+在酸性溶液中有强氧化性，易被还原，如Co(OH)3，Ni(OH)3在盐酸中被还原。2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O2Ni(OH)3+6HCl=2NiCl2+Cl2↑+6H2O(5)+2价的Co、Ni氯化物CoCl2、NiCl2在不同温度时可含不同数目的结晶水，前者因结晶水不同呈现不同颜色，可用作干湿指示剂。锌及其化合物锌在潮湿的空气中表面生成一层白色致密的碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]薄膜,可阻止锌被继续氧化。锌具有两性，与非氧化性酸反应制备H2，也可以与强碱反应：Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑ZnO和Zn(OH)2ZnO俗称锌白，难溶于水，是两性氧化物，可溶于强酸和强碱。如ZnO+2HCl=ZnCl2+H2OZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O②Zn(OH)2是两性氧化物，既可溶于酸，也可溶于碱，与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锌盐Zn2+与氨水反应：Zn2++2NH3·H2O（少量）=Zn(OH)2↓+2NH4+Zn2++4NH3·H2O（过量）=[Zn(NH3)4]2++4H2O真题体验·直击高考一．判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。1.(2022全国Ⅱ，11A改编)向CuSO4溶液中加入足量的锌粉，溶液蓝色消失是因为发生了反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu()(2022全国Ⅲ，10A)用稀硫酸和锌粒制取H2，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率（）3.(2022全国Ⅲ，13B改编)向含Cl-的溶液中加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀从而除去Cl-,反应的离子方程式Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl()4.(2022全国Ⅲ，11C改编)锌-空气燃料电池的总反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2Zn(OH)42-,放电时，负极反应为：Zn+4OH-=Zn(OH)42-（）5.(2022全国Ⅱ，8C改编)1molK2Cr2O7被还原为Cr3+转移的电子数为6NA()6.(2022全国Ⅱ，10A改编)向盛有高锰酸钾酸性的溶液的试管中通入足量的乙烯后静置，溶液的紫色褪去，静置后溶液分层（）7.(2022全国Ⅲ，12B改编)在过氧化氢溶液中加入少量的MnO2可加快氧气的生成速率（）二、填空题8.(2022全国Ⅲ，26（1）改编)用硫酸“溶浸”中二氧化锰与硫化锰过程中发生反应的化学方程式：____________________________________________________________9.(2022全国Ⅲ，26（4）改编)向含有Ni2+和Zn2+的溶液中加入硫化钠，以除去Ni2+和Zn2+，生成的沉淀为________________________________10.(2022全国Ⅱ，26（2）改编)BaS溶液和硫酸锌溶液反应生成BaSO4·ZnS的离子方程式_________________11.(2022全国Ⅰ，26（2）改编)将过量的锌粒和氯化铬固体置于反应器中，加入少量蒸馏水，再加入盐酸，反应器中溶液由绿色变为亮蓝色，该反应的离子方程式____________________________________________12..(2022全国Ⅱ，26（1）改编)焙烧闪锌矿（主要成分为ZnS）过程中主要的反应方程式为________________________________________________，电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为：________________________________________________13..(2022全国Ⅰ，27（2）改编)铁钛矿（主要成分FeTiO3)“酸浸”后，钛主要以形式存在，写出相应反应的离子方程式______________________________________________________14.(2022全国Ⅰ，27)元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4﹣（绿色）、Cr2O72﹣（橙红色）、CrO42﹣（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（1）Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是．（2）CrO42﹣和Cr2O72﹣在溶液中可相互转化．用离子方程式表示Na2CrO4溶液在酸性条件下的转化反应(2022全国Ⅲ，28(1))“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为,偏钒酸铵NH4VO3“煅烧,产物为V2O5反应的化学方程式为三、非选择题16.(2022第二次全国大联考，27)铬元素有许多独特性质，如铬作为炼钢的添加料，可生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢；铬的化合物色彩众多，如Cr3+（紫色）、Cr(OH)3（灰蓝色）、（绿色）等。请回答下列问题：Ⅰ．铬可形成Cr(NO3)3、NaCrO2等盐类物质，则NaCrO2中铬元素的化合价为_____，向Cr(NO3)3溶液中滴加NaOH溶液至过量，可观察到的主要现象是______________。Ⅱ．铬元素的+6价化合物毒性较大，不能随意排放。某化工厂以铬渣（含有Na2SO4及少量、Fe3+）为原料提取硫酸钠，同时制备金属铬的工艺流程如下：已知：金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：氢氧化物Fe(OH)3Cr(OH)3开始沉淀的pH6沉淀完全的pH8（1）滤渣A的主要成分为___________。（2）根据下图信息，可知操作B包含蒸发结晶和___________。（3）酸化后的可被还原，该反应中若有mol被还原为Cr3+，则消耗的物质的量为___________mol。（4）调pH沉铬步骤中，应调节pH的范围是__________（填字母）。A．~B．~6C．6~8D．8~9（5）通过两步反应可以实现Cr(OH)3转化为Cr，第一步反应为2Cr(OH)3Cr2O3+3H2O；第二步反应利用了铝热反应原理，则该步反应的化学方程式为___________。（6）利用如图装置，可探究铬和铁的活泼性强弱。能证明铁比铬活泼的实验现象是____________。工业上，在钢器具表面镀铬以增强器具的抗腐蚀性能，用硫酸铬[Cr2(SO4)3]溶液作电解液，镀铬过程中阴极的电极反应式为________________。17.(2022第三次全国大联考，27)镍是一种十分重要的有色金属原料，具有极为广泛的用途。一种从废镍电池电极[含有NiOOH、Ni(OH)2以及Al、Fe等金属]中提取金属Ni的工艺流程如图所示：已知：ⅰ.NiO是稳定的氧化物，NiOOH高温分解为NiO、O2、H2Oⅱ.常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4×10−38，Ksp[Fe(OH)2]=1×10−15，Ksp[Ni(OH)2]=×10−13ⅲ.Ni2+在弱酸性环境中易水解；氧化性：Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)回答下列问题：（1）H2O2的电子式为____________，滤液I中能水解物质的名称为__________。（2）用离子反应方程式表示加入H2O2的目的：____________________________________。（3）常温下，调节pH=5后，此时溶液中c(Fe3+)=__________mol·L−1，若溶液中c(Ni2+)=mol·L−1，此时是否有Ni(OH)2沉淀生成____________________________________（写出计算过程）。（4）如图是电沉积法制取金属Ni所使用的电解装置。①在电解过程中C室可能发生的电极反应方程式为__________________，写出一种提高Ni产率的措施__________________。②电解一段时间后B室中氯化钠的浓度______1%（填“大于”“小于”或“等于”），试分析其中的原因________________________。18..(2022佛山市普通髙中教学质量检测(一)，27)钛白粉(TiO2)广泛应用于涂料、化妆品、食品以及医药等行业。利用黑钛矿石[主要成分为，含有少量Al2Ca(SiO4)2]制备TiO2，工艺流程如下。已知：TOSO4易溶于水，在热水中易水解生成H2TiO3回答下列问题：(1)中钛元素的化合价为_________，实验“焙烧”所需的容器名称是_________，“滤渣”的主要成分是__________________(填化学式。)(2)制取H2TiO3的化学方程式为___________________________。(3)矿石粒度对TiO2的提取率影响如图，原因是___________________________。(4)相关的金属难溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)如图所示，步骤④应该控制的pH范围是_________(填标号)~2~3~6~11(5)常用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]滴定法测定钛白粉的纯度，其步骤为：用足量酸溶解ag二氧化钛样品，用铝粉做还原剂，过滤、洗涤，将滤液定容为100mL，取，以NH4SCN作指示剂，用标准硫酸铁铵溶液滴定至终点，反应原理为：Ti3+