資源簡(jiǎn)介 第19講 重要的過渡元素及其化合物一、考向分析1.2024年各地市高考考向分析卷區(qū)與核心元素 考點(diǎn)全國(guó)甲卷：Co/Zn 工序的選擇及原理分析/方程式書寫(2個(gè))/Ksp的計(jì)算/氧化還原反應(yīng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)新課標(biāo)卷：Co/Zn 工序的選擇及原理分析/方程式書寫/Ksp的計(jì)算/離子的檢驗(yàn)河北卷：V 電子排布式/化合價(jià)/成分判斷/方程式書寫/工序的選擇及原理分析安徽卷：Cu/Ag/Au 周期表位置判斷/成分判斷/化學(xué)方程式書寫/電極方程式/循環(huán)物質(zhì)/氧化還原計(jì)算/物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析遼寧卷：Fe/Au 離子方程式/工序的選擇及原理分析/物質(zhì)判斷廣東卷：Ga/Ni/Fe 方程式的書寫/工序的選擇及原理分析/平衡常數(shù)的計(jì)算/晶體結(jié)構(gòu)湖南卷：Cu/Ag/Au 元素在周期表中位置/離子方程式/工序的選擇及原理分析/Ksp的計(jì)算山東卷：Pb/Ag 平衡常數(shù)的計(jì)算/工序的選擇及原理分析/試劑的選擇/離子方程式/電極判斷2.2023年各地市高考考向分析卷區(qū)與核心元素 考點(diǎn)全國(guó)甲卷:Ti、Co 試劑作用和選擇/工序的選擇及原理分析/方程式書寫(2個(gè))/氧化還原反應(yīng)計(jì)算全國(guó)乙卷：Mn 方程式書寫(3個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作/Ksp相關(guān)計(jì)算/物質(zhì)成分(2個(gè))/試劑的選擇新課標(biāo)卷：Cr、V 物質(zhì)成分(3個(gè))/原理分析/物質(zhì)性質(zhì)（兩性）/方程式書寫北京卷：Ag、Mn 物質(zhì)成分/試劑作用/方程式書寫配平(2個(gè))/原理分析/工藝的評(píng)價(jià)廣東卷：Ni、Co 方程式書寫(2個(gè))/離子平衡常數(shù)的計(jì)算/晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)/ 物質(zhì)的量比例計(jì)算/循環(huán)利用/實(shí)驗(yàn)操作福建卷：Co、Cu 實(shí)驗(yàn)操作/方程式書寫(2個(gè))/物質(zhì)成分(2個(gè))/實(shí)驗(yàn)條件的選擇/離子平衡常數(shù)的計(jì)算/核外電子排布式/晶胞結(jié)構(gòu)湖南卷：Ga 晶體類型/電解的應(yīng)用/電極反應(yīng)式書寫/方程式書寫 /物質(zhì)成分/工序替換/鍵角比較及原因分析湖北卷：Co 周期表位置/方程式書寫(2個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作/Ksp的計(jì)算/原理分析遼寧卷：Co、Ni 實(shí)驗(yàn)操作/化學(xué)鍵數(shù)/方程式書寫(2個(gè))/物質(zhì)成分/原理分析/Ksp的計(jì)算河北卷：Cu 物質(zhì)成分(2個(gè))/方程式書寫或配平(4個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作(2個(gè))二、知識(shí)重構(gòu)（一）過渡元素性質(zhì)通性及原理分析1. 過渡金屬單質(zhì)的物理通性：過渡金屬外觀都呈銀白色或灰白色，有金屬光澤，其主要物理性質(zhì)為：(1)高密度。除鈧、鈦和ⅡB族元素屬輕金屬外，其余均屬重金屬。(2)高熔點(diǎn)。與s區(qū)和p區(qū)金屬相比，過渡元素具有較高的熔點(diǎn)。(3)高硬度。除鈧族金屬和ⅡB族元素較軟之外，一般都有較高的硬度。(4)過渡金屬有優(yōu)良的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，不同的過渡金屬之間可形成多種合金。解讀：過渡元素的原子半徑較小而彼此堆積很緊密；金屬原子中未成對(duì)的(n－1)d電子也參與成鍵，鍵合電子數(shù)目較多2. 過渡金屬單質(zhì)的化學(xué)通性(1)過渡元素氧化數(shù)多變解讀：過渡元素的價(jià)層電子構(gòu)型為(n-1)d1~10ns1~2，原子最外兩個(gè)電子層都是未充滿的。像4s和3d，5s和4d，6s和5d之間的能量差值較小，常出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，所以除最外層s電子可以成鍵外，次外層d電子也可以部分或全部參加成鍵，因此具有多變的氧化態(tài)是過渡元素的重要特征。【原理解讀】能斯特方程：E=+ lgMnO2(s)+4H+(aq)+2e－→Mn2+(aq)+2H2O(l) E = +lgCr2(aq)+14H+(aq)+6e－→2Cr3+(aq)+7H2O(l) E = +lgFe2+－e－==Fe3+當(dāng)c(OH－)=1.0mol/L時(shí)：Fe(OH)2－e－+OH－==Fe(OH)3E = + lg = + lg結(jié)論：一些含氧酸或者含氧酸鹽，如Cr2等在酸性溶液中的氧化還原能力強(qiáng)于堿性溶液中。這是因?yàn)樵诜磻?yīng)中為移走它們所釋放出來的O需要消耗H+。反之，一些低氧化態(tài)的含氧酸及其鹽的還原能力總是隨著溶液的堿性增強(qiáng)而增強(qiáng)的。(2)氧化物及其對(duì)應(yīng)水合物的酸堿性低氧化態(tài)時(shí)氫氧化物一般顯堿性，且同一周期自左向右，低氧化態(tài)的氫氧化物M(OH)2和M(OH)3的堿性依離子半徑的縮小而遞減；隨著元素氧化數(shù)的提高，酸性增強(qiáng)，如MnO為堿性氧化物，Mn2O7為酸性氧化物。【原理解讀】離子極化理論概念：離子自身電場(chǎng)的作用，將使周圍其他離子的正、負(fù)電荷重心不重合，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種過程稱為離子的極化。對(duì)于孤立的簡(jiǎn)單離子來說，離子電荷分布基本上是球形對(duì)稱的，離子本身的正、負(fù)電荷中心重合, 不存在偶極。電場(chǎng)中，離子的原子核和電子受電場(chǎng)的作用，離子會(huì)發(fā)生變形, 產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種過程稱為離子極化。極化作用：陽(yáng)離子一般半徑較小，又帶正電荷，它對(duì)相鄰陰離子會(huì)起誘導(dǎo)作用而使其變形。因此陽(yáng)離子的主要作用是極化周圍的負(fù)離子。像陽(yáng)離子這樣，使異號(hào)離子極化而變形的作用稱為該離子的“極化作用”。離子勢(shì)：是指離子電荷數(shù)(Z)和離子半徑(r，pm)之比值(用Ф表示)。=陽(yáng)離子的極化作用可以用離子勢(shì)半定量的衡量強(qiáng)弱。當(dāng)電子構(gòu)型相同時(shí)，陽(yáng)離子的離子勢(shì)越大，其極化力也就越大。極化作用強(qiáng)弱比較電荷高的陽(yáng)離子有強(qiáng)的極化能力，如：Si4+>Al3+>Mg2+>Na+半徑小的具有較強(qiáng)的極化能力，如： Be2+ > Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+陽(yáng)離子的電子構(gòu)型對(duì)極化能力有影響順序：18或(18+2)e－構(gòu)型 > 9~17e－構(gòu)型 > 8e－構(gòu)型的離子離子的變形性：離子極化可以使離子的電子云變形，這種被異號(hào)離子極化而發(fā)生離子電子云變形的性能稱為該離子的“變形性”。陰離子一般半徑較大，外圍有較多負(fù)電荷，因而在電場(chǎng)作用下容易發(fā)生電子云變形，在被誘導(dǎo)過程中能產(chǎn)生臨時(shí)偶極，因此離子的變形性主要指陰離子。變形性的強(qiáng)弱比較電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，隨著負(fù)電荷的增加和正電荷的減小而變形性增大，如：O2－> F－ > Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+最外層電子結(jié)構(gòu)相同的離子，電子層越多，離子半徑越大，變形性越強(qiáng)。如：I－ > Br－ > Cl－ > F－綜上所述，陰離子的變形性大小順序?yàn)椋篒－ > Br－ > Cl－ > CN－ > OH－ > > F－ >極化作用對(duì)性質(zhì)的影響1許多元素，尤其是過渡金屬元素，離子勢(shì)大的離子一般不能形成簡(jiǎn)單離子，都以復(fù)雜離子形式存在；離子勢(shì)小的離子一般可以形成簡(jiǎn)單離子。例如：Mn2+ 在水溶液中可以穩(wěn)定存在，而Mn7+ 在水溶液中只能以 的形式存在;S6+ 不能以簡(jiǎn)單離子形式存在，只能以水合離子形式存在。極化作用對(duì)性質(zhì)的影響2含氧酸和堿屬于同構(gòu)型的物質(zhì)，即它們都是含羥基(－OH)的化合物。都可用R－O－H 簡(jiǎn)單表示。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析可知，若R－O－H主要斷R－O則為堿式電離，若主要斷O－H 則為酸式電離，若2種斷鍵能力相當(dāng)，則為“兩性”電離。究竟采取何種電離方式，取決于中心離子極化作用和水分子的極性誘導(dǎo)效應(yīng)，歸根到底相當(dāng)于對(duì)R－OH的中心O原子的“爭(zhēng)奪”。這里提出作用模型：H2O…R－O－H…OH2，R－O－H 的兩端(R端和H 端)H2O 分子對(duì)體系電子云的誘導(dǎo)方向相反，強(qiáng)度不同。極化作用對(duì)性質(zhì)的影響3若中心離子的離子勢(shì)φ 越大，極化作用越強(qiáng)，Rn+ 吸引氧原子電子云的力量越大，通過Rn+ 的極化作用和左端H2O的極性誘導(dǎo)效應(yīng)的共同作用，使O電子云密度減小，R－O縮短，O－H 加長(zhǎng)，O－H 由共價(jià)鍵轉(zhuǎn)化為離子鍵的趨勢(shì)加大，極性增大，則主要斷O－H，發(fā)生酸式電離；例如：酸性 HClO4 > HBrO4 > H5IO6，H2SO3 > H2SeO3 > H2TeO3，HClO4 > HClO3 > HClO2> HClO相反，如果φ 越小，則右端H2O分子的極性誘導(dǎo)作用將大于中心離子Rn+的極化作用和左端H2O分子的極性誘導(dǎo)作用之和，使R－O加長(zhǎng)，R－O的共價(jià)性減弱而離子性增強(qiáng)，極性增大，主要斷R－O，發(fā)生堿式電離。化合物ROH 的酸堿性則主要由Rn+ 的離子勢(shì)和水分子極性誘導(dǎo)效應(yīng)2者協(xié)同作用決定。例如：堿性 NaOH > Mg(OH)2 > Al(OH)3 > Si(OH)4，Be(OH)2 < Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Sr(OH)2， LiOH < NaOH < KOH < RbOH，LiOH 表現(xiàn)為中強(qiáng)堿。這主要是由于Li+ 的極化作用使Li-O間鍵的共價(jià)性明顯，而其他堿金屬的氫氧化物(MOH)均表現(xiàn)為強(qiáng)堿，主要為離子型化合物。(3)過渡元素的配位性和催化性過渡元素具有很強(qiáng)的形成配合物的傾向，原因有三：過渡元素的原子或離子具有能級(jí)相近的 (n-1)d、ns和np軌道，其中ns和np軌道是空的，(n-1)d軌道是部分空的，可以接受配體的孤電子對(duì)；過渡元素又富有d電子，可與配體的π*反鍵軌道（如CO、CH2＝CH2等）或nd空軌道形成反饋π鍵。過渡元素的離子一般具有較高的電荷和較小的半徑，極化力強(qiáng)，對(duì)配體有較強(qiáng)的吸引力。（二）鈦及其化合物性質(zhì)分析1. 鈦的存在和制取存在：鈦在自然界中以金紅石(TiO2)、鈦鐵礦(FeTiO3)、鈣鈦礦(CaTiO3)存在制取：金屬鈦不容易提取，不僅因?yàn)樗哂懈呷埸c(diǎn)，而且在高溫下易與空氣、氧氣、氮?dú)狻⑻己蜌錃夥磻?yīng)，因?yàn)榻饘兮伿职嘿F。FeTiO3 + 2H2SO4 === TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O將所得的固體產(chǎn)物用水浸取，同時(shí)加入鐵屑防止Fe2+被氧化，低溫下結(jié)晶出FeSO4·7H2O，過濾后稀釋、加熱使TiOSO4水解得到水合二氧化鈦(TiO2·xH2O)，然后加熱水合二氧化鈦，脫水得到TiO2TiO2 + 2Cl2 + 2C == TiCl4 + 2COTiCl4 + 2Mg === Ti + 2MgCl2【原理解讀】耦合作用在化學(xué)反應(yīng)體系中，經(jīng)常存在這樣的情況：一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物或產(chǎn)物之一是另一反應(yīng)的一種反應(yīng)物。把這兩個(gè)反應(yīng)耦聯(lián)起來，得到一個(gè)新的反應(yīng)，這個(gè)新的反應(yīng)在化學(xué)熱力學(xué)上稱為“耦合反應(yīng)”。狹義的“耦合反應(yīng)”，往往又是指一個(gè)在熱力學(xué)上沒有自發(fā)性的反應(yīng)(ΔrG>0的反應(yīng))與另一個(gè)自發(fā)傾向很大的反應(yīng)(ΔrGm<0的反應(yīng))耦聯(lián)起來所構(gòu)成的那個(gè)新的 能自發(fā)進(jìn)行的總反應(yīng)。耦合反應(yīng)之所以能自發(fā)進(jìn)行，是因?yàn)楹笠环磻?yīng)釋放出來的能量被前一反應(yīng)所利用，從而使總反應(yīng)的自由能變值小于零。TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) ①ΔrHm=+180.8kJ·mol-1，ΔrSm=+61.6J·mol-1·K-1，ΔrGm=162.5kJ·mol-1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ②ΔrHm=－40.2kJ·mol-1，ΔrSm=240.5J·mol-1·K-1，ΔrGm=－111.9kJ·mol-1有以上熱力學(xué)數(shù)據(jù)可知：（1）反應(yīng)①的ΔrGm>0或者說在ΔrGm=0時(shí)T=ΔrHm/ΔrSm=2930.3K，溫度過高，實(shí)際生產(chǎn)中很難滿足，這就是題干中所說“TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)”的熱力學(xué)原因。（2）加碳之后的反應(yīng)②與反應(yīng)①相比， ΔrHm減小， ΔrSm增大，這就導(dǎo)致了ΔrGm由正值變?yōu)樨?fù)值。也就是說，該反應(yīng)的耦合反應(yīng)2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 起到了減焓增熵的效果，使不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)得以能夠自發(fā)進(jìn)行。同樣的原理，可以解釋從二氧化硅制四氯化硅、從三氧化二硼制三氯化硼，也不能由氯氣直接反應(yīng)而制得，而必須在高溫下耦合碳的氧化反應(yīng)。SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) === SiCl4(g)+2CO(g)B2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) === 2BCl3(g)+ 3CO(g)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) === 2AlCl3(g)+ 3CO(g)2．鈦單質(zhì)的物理性質(zhì)：金屬鈦特有的銀灰色調(diào)不論是采用高拋光、絲光，還是亞光方式處理，都有上好的表面效果。鈦是除貴金屬以外最合適的首飾材料，在國(guó)外現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用，市場(chǎng)上俗稱鈦金。金屬鈦無磁性、無毒、使它在和皮膚長(zhǎng)期接觸以后也不影響其本質(zhì)，所以不會(huì)造成皮膚的過敏，它是唯一對(duì)人類植物神經(jīng)和味覺沒有任何影響的金屬，可用于接骨和人造關(guān)節(jié)的制作，故有“生物金屬”之稱。3．鈦的化學(xué)性質(zhì)：鈦的穩(wěn)定氧化態(tài)是＋4，其次＋3。在常溫或低溫下金屬鈦是不活潑的，或者說是鈍化金屬，這是因?yàn)樗谋砻嫔闪艘粚颖《旅艿模g性的，能自行修補(bǔ)裂縫的氧化膜，在室溫下這種氧化膜不會(huì)同酸或者堿發(fā)生作用。不過鈦能緩慢地溶解在熱的濃鹽酸或者濃硫酸中，生成Ti3+：2Ti+6HCl(濃,熱)===2TiCl3+3H2↑2Ti+3H2SO4(濃,熱)===2Ti2(SO4)3+3H2↑4．二氧化鈦（TiO2） ：二氧化鈦在自然界以金紅石為最重要，不溶于水也不溶于稀酸。但屬于兩性氧化物，能溶于氫氟酸、熱的濃硫酸和熔融態(tài)堿中。TiO2＋6HF===H2[TiF6]＋2H2OTiO2＋H2SO4===2TiOSO4＋H2OTiO2＋2NaOH ===Na2TiO3＋H2OTiO2++(2+x)H2O==TiO2·xH2O+2H++(1+x)H2O==TiO2·xH2O+2OH－5．四氯化鈦（TiCl4） ：四氯化鈦是鈦的一種重要鹵化物，以它為原料，可以制備一系列鈦化合物和金屬鈦。它在水中或潮濕空氣中都極易水解將它暴露在空氣中會(huì)發(fā)煙：TiCl4＋(2+x)H2O===TiO2·xH2O＋4HCl6．鈦(Ⅳ)的配位化合物鈦(Ⅳ)能夠與許多配合劑形成配合物，如[TiF6]2－、[TiCl6]2－、[TiO(H2O2)]2+ 等，其中與H2O2的配合物較重要。7．鈦及其化合物性質(zhì)歸納（三）釩及其化合物性質(zhì)分析1．釩單質(zhì)的物理性質(zhì)：釩(V)屬于稀有的元素，它的熔點(diǎn)較高，銀白色有金屬光澤，純凈的金屬硬度低、有延展性，當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)則變得硬而脆。金屬釩本身的用途很少，主要用于制造合金和特種鋼。釩鋼具有強(qiáng)度大、彈性好、抗磨損、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，因此它是汽車和飛機(jī)制造業(yè)中特別重要的材料。2．釩單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：在許多方面單質(zhì)釩都類似于鈦，如高硬度、高熔點(diǎn)、抗腐蝕能力強(qiáng)。單質(zhì)釩在常溫下化學(xué)活性較低，表面易形成致密的氧化膜而呈鈍態(tài)。4V+5O2===2V2O5V+2Cl2===VCl4V有0、+2、+3、+4、+5五種化合價(jià)，在反應(yīng)中注意其變價(jià)問題。3．V2O5的化學(xué)性質(zhì)：V2O5屬于酸性為主的兩性氧化物V2O5·xH2O＋6NaOH===2Na3VO4＋(3+x)H2OV2O5＋Na2CO3===NaVO3＋CO2↑V2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2OV2O5酸性條件下具有強(qiáng)氧化性V2O5＋6HCl === 2VOCl2＋Cl2 + 3H2O4．V的其他氧化物：VO2屬于兩性氧化物VO2＋4OH－ === + 2H2OVO2＋4H+ === VO2+ + 2H2OV2O3屬于堿性氧化物V2O3＋6H+ === 2V3+ + 3H2O釩及其化合物性質(zhì)歸納：（四）釩及其化合物性質(zhì)分析1. 鉻的存在和制取①存在：鉻在自然界中以鉻鐵礦存在，化學(xué)式為Fe(CrO2)2 [即FeO·Cr2O3]②制取：金屬鉻可以通過鉻鐵礦FeCr2O4制取，用焦炭還原就可制得鉻鐵合金。該合金可用作制取不銹鋼的原料。FeCr2O4＋4C===Fe＋2Cr＋4CO。如果要制取不含鐵的鉻單質(zhì)，可將鉻鐵礦與碳酸鈉強(qiáng)熱而成為水溶性的鉻酸鹽(其中鐵轉(zhuǎn)換為不溶性的Fe2O3)，4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2===2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2進(jìn)一步用水浸取、酸化使重鉻酸鹽析出。接著加熱還原而變?yōu)镃r2O3，再用鋁等還原就可得到金屬鉻。2．鉻單質(zhì)的物理性質(zhì)：鉻的單電子多，金屬鍵強(qiáng)，決定了金屬鉻的熔點(diǎn)高達(dá)1907℃，沸點(diǎn)高達(dá)2671℃，也決定了金屬鉻的硬度極高，鉻是硬度最高的金屬，莫氏硬度為9，與最硬的物質(zhì)硬度為10的金剛石接近。由于鉻的機(jī)械強(qiáng)度好，且有抗腐蝕性能，被用于鋼鐵合金中。不銹鋼中含鉻量最高，可達(dá)20％左右。許多金屬表面鍍鉻，防銹，光亮。3. 鉻的化學(xué)性質(zhì)：在室溫條件下，鉻的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在潮濕空氣中不會(huì)被腐蝕，能保持光亮的金屬光澤。金屬鉻的抗腐蝕和耐磨性好，常用于制造不銹鋼和儀器儀表的金屬表面鍍鉻。高純度的鉻可以抵抗稀硫酸的侵蝕，與硝酸甚至王水作用會(huì)使鉻鈍化，一般認(rèn)為這是由于表面生成一層致密氧化物的緣故。3. 鉻的化學(xué)性質(zhì)：在升高溫度的情況下，鉻的反應(yīng)活性增強(qiáng)，可與多種非金屬如X2、O2、N2、S、C等直接化合，一般生成Cr(Ⅲ)化合物。鉻可以緩慢地溶于稀酸中，先有藍(lán)色的Cr(Ⅱ）生成，例如：Cr+2HCl===CrCl2+H2Cr(Ⅱ)具有很強(qiáng)的還原性，在空氣中迅速被氧化成綠色的Cr(Ⅲ)4CrCl2 + 4HCl + O2 === 4CrCl3 + 2H2O4. Cr(Ⅲ)的化學(xué)性質(zhì)：(1)鉻(III)的氧化物——Cr2O3(綠色)：兩性氧化物，既溶于酸，也溶于堿①與酸反應(yīng)：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O②與堿反應(yīng)：Cr2O3＋2NaOH＋H2O===2NaCr(OH)4(綠色)(2)鉻(III)的氫氧化物——Cr(OH)3(灰藍(lán)色)：兩性氫氧化物，既溶于酸，也溶于堿①與酸反應(yīng)：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Cr(OH)3＋OH－==(綠色)Cr3＋(紫色) ??Cr(OH)3(灰藍(lán)色) ??[Cr(OH)4]－(綠色)4. Cr(Ⅵ)的化學(xué)性質(zhì)：鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和存在下列平衡2(黃色)＋2H＋?? Cr2(橙紅色)＋H2O在酸性條件下，主要以Cr2形式存在，在堿性條件下，上述平衡逆向移動(dòng)，主要以形式存在Cr(Ⅵ)的氧化性：K2Cr2O7及K2CrO4均為＋6價(jià)鉻的化合物，具有強(qiáng)氧化性，在酸性溶液中，Cr2具有強(qiáng)氧化性，在酸性條件下的還原產(chǎn)物均為Cr3＋；但在堿性溶液中的氧化性要弱的多Cr2＋3S＋8H＋===2Cr3＋＋3S＋4H2OCr2＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O，Cr2＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2OCr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OAgCr2O7和BaCrO4均為沉淀5. Cr及其化合物性質(zhì)小結(jié)：（五）錳及其化合物性質(zhì)分析1. Mn單質(zhì)的性質(zhì)：錳是一種較活潑的金屬，在空氣中錳的表面被一層褐色的氧化膜所覆蓋，與冷的濃硝酸能夠形成致密的氧化膜。用途：錳是一種重要添加劑，主要用于鋼鐵工業(yè)中生產(chǎn)錳合金鋼，能有效脫除氧和硫，增強(qiáng)鋼的耐腐蝕性、延展性和強(qiáng)度。目前世界上90%的錳礦用于鋼鐵冶煉。錳還可以代替鎳制造不銹鋼。① 煉鋼過程中作脫氧劑：2Mn＋O2＝2MnO;② 在冶煉過程中作脫硫劑：Mn＋FeS＝MnS＋Fe化學(xué)性質(zhì) 相關(guān)方程式在氧氣中燃燒 3Mn+2O2===Mn3O4與熱水反應(yīng) Mn+2H2O(熱水)===Mn(OH)2+H2與鹽酸反應(yīng) Mn+2HCl===MnCl2+H2與強(qiáng)堿反應(yīng) 2Mn+4KOH+3O2===2K2MnO4+2H2O2. Mn(Ⅱ)的性質(zhì)：Mn2+是錳的最穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)镸n2+價(jià)電子構(gòu)型為較穩(wěn)定的3d5半充滿結(jié)構(gòu)。氧化錳(MnO)是一種暗綠色的堿性氧化物，不溶于水，可溶于稀酸中。MnSO4、MnCl2 和Mn(NO3)2等強(qiáng)酸鹽均易溶于水，其水合晶體為淺紅色，在水溶液中呈粉紅色，少數(shù)弱酸鹽，如碳酸錳、硫化錳難溶于水。酸性溶液中Mn2+的還原性較弱，盡可以被強(qiáng)氧化劑如：可被過二硫酸鈉(Na2S2O8)、鉍酸鈉(NaBiO3)、二氧化鉛(PbO2)等強(qiáng)氧化劑氧化成，或被氧化為MnO2。在堿性溶液中Mn(OH)2還原性較強(qiáng)，在空氣中易被氧化：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2 (棕黑色)此反應(yīng)可用于測(cè)定水中的溶氧量。3. Mn(Ⅳ)的性質(zhì)：在酸性介質(zhì)中，MnO2是一種強(qiáng)氧化劑。可以與HCl反應(yīng)制Cl2，或者氧化Fe2+、S2－、等還原劑。在堿性介質(zhì)中，MnO2可作還原劑，熔融狀態(tài)下，能被空氣中的O2氧化：2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O【思考】如何制備？4. Mn(Ⅵ)的性質(zhì)：只在強(qiáng)堿性(pH＞13.5)溶液中才能穩(wěn)定存在，在中性或酸性介質(zhì)中, 發(fā)生歧化反應(yīng):32H2O MnO2↓＋2＋4OH－34H+ MnO2↓＋2＋2H2O5. Mn(Ⅶ)的性質(zhì)：主要存在形式：，紫色或紫紅色；最重要的化合物是KMnO4．在酸性溶液中或光照條件下緩慢分解，應(yīng)保存在棕色試劑瓶中4＋4H+===4MnO2↓＋3O2↑＋2H2O酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，可以氧化Fe2+、Cl－、 、 等還原性離子，本身被還原為Mn2+。在酸、堿性不同的條件下，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是不同的介質(zhì) 酸性 中性附近 強(qiáng)堿性產(chǎn)物 Mn2+ MnO26. Mn及其化合物性質(zhì)小結(jié)：不同價(jià)態(tài)錳的氧化物及其水化物的酸堿性規(guī)律與含氧酸的酸性強(qiáng)弱規(guī)律相同。低價(jià)時(shí)呈堿性，高價(jià)時(shí)呈酸性，中心原子價(jià)態(tài)越高酸性越強(qiáng)。（六）鐵系元素其化合物性質(zhì)分析1. 鐵系元素綜述鐵、鈷、鎳同屬于第四周期第Ⅷ族，通常將它們稱為鐵系元素。鐵系元素單質(zhì)都是銀白色具有光澤的金屬，都有強(qiáng)磁性，許多鐵、鈷、鎳合金是很好的磁性材料。鐵和鎳的延展性好，鈷硬而脆。鈷主要用于制造特種鋼和磁性材料。鈷的化合物廣泛用作顏料和催化劑。鎳主要用作其他金屬的保護(hù)層或用來生產(chǎn)耐腐蝕的合金鋼、硬幣及耐熱元件。鎳是一種很好的催化劑，常用于不飽和有機(jī)物氫化反應(yīng)，及水蒸氣中CH4裂解生產(chǎn)CO和H2的反應(yīng)。鐵系元素包括鐵、鈷、鎳三個(gè)元素，它們同屬周期表中第Ⅷ族元素，其價(jià)電子排布分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2 ， 最外層均有兩個(gè)電子，次外層3d電子數(shù)不同，原子半徑相近，化學(xué)性質(zhì)相似。其3d電子已超過5個(gè)，全部d電子參與成鍵的可能性逐漸減小，所以鐵系元素幾乎很難形成像 、那樣的含氧酸根離子，只有d電子數(shù)少的鐵可形成很不穩(wěn)定的+6價(jià)的化合物，如高鐵酸根。鐵和鈷的常見化合價(jià)有+2價(jià)、+3價(jià)，鐵的+3價(jià)較為穩(wěn)定，而鈷、鎳主要化合價(jià)為+2價(jià)。2. 鐵系單質(zhì)的性質(zhì)元素 與O2的反應(yīng)Fe 極細(xì)的鐵粉在空氣中可能迸發(fā)火光。 含有雜質(zhì)的鐵在潮濕空氣中可緩慢銹蝕，形成結(jié)構(gòu)疏松的鐵銹Fe2O3·nH2O。 含有雜質(zhì)的鐵在潮濕空氣中可緩慢銹蝕，形成結(jié)構(gòu)疏松的棕色鐵銹Fe2O3·nH2O。Co 常溫下被空氣氧化可生成薄而致密的膜而保護(hù)金屬不繼續(xù)被腐蝕。 鈷在加熱條件下與O2反應(yīng)，溫度較低時(shí)生成Co3O4和CoO。升高溫度至900℃以上時(shí)，Co3O4分解，氧化產(chǎn)物為CoO。Ni 常溫下被空氣氧化可生成薄而致密的膜而保護(hù)金屬不繼續(xù)被腐蝕。 加熱條件下，鎳與氧氣反應(yīng)生成NiO。元素 與鹵素的反應(yīng)Fe 鐵與鹵素反應(yīng)生成FeF3、FeCl3、FeBr3及FeI2。Co 鈷與氟可以化合成CoF3，與其他鹵素則只能得到Co(Ⅱ)化合物。Ni 鎳與氟反應(yīng)生成的氟化物保護(hù)膜可以阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。 與其他鹵素則只能得到Co(Ⅱ)化合物。3. 鈷及其化合物的性質(zhì)4. 鎳及其化合物的性質(zhì)5. 鐵系氧化物的性質(zhì)對(duì)比6. 鐵系氫氧化物的性質(zhì)對(duì)比（七）銅元素其化合物性質(zhì)分析1. 銅及其化合物的顏色2. 銅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)銅單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易被O2氧化，加熱時(shí)可被氧化為CuO，在潮濕的空氣中銅可生成銅綠：2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2 (OH)2CO3，銅綠可防止金屬進(jìn)一步被腐蝕。銅綠可以溶解于稀硫酸，離子反應(yīng)方程式為Cu2(OH)2CO3＋4H+＝2Cu2+＋ CO2↑＋3H2O。銅單質(zhì)不能從非氧化性酸中置換出H2，但當(dāng)有其他氧化劑時(shí)可以發(fā)生反應(yīng)。2Cu+4H++O2===2Cu2++2H2OCu+2H++H2O2===Cu2++ 2H2O3. 銅的+1價(jià)化合物的化學(xué)性質(zhì)銅的+1化合物絕大多數(shù)呈固態(tài)或配合物，Cu(Ⅰ)在溶液中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)。Cu2O：Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2OCuX：均難溶于水，在有X－存在時(shí)加適當(dāng)?shù)倪€原劑還原Cu2+制得CuX。2Cu2++2X－+SO2+2H2O==2CuX+4H++Cu + Cu2+ + 2Cl－==2CuCl2Cu2++4I－===2CuI+I24. 銅的+2價(jià)化合物的化學(xué)性質(zhì)CuO堿性氧化物，能與酸反應(yīng)Cu(OH)2：難溶于水的弱堿，能溶于鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸。5. Cu形成配合物的反應(yīng)：(1)向CuSO4溶液中滴加氨水，生成藍(lán)色沉淀，離子方程式為：Cu2＋＋2NH3·H2O＝2NH4＋＋Cu(OH)2↓(2)向沉淀后的懸濁液中繼續(xù)添加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，離子方程式為：Cu(OH)2＋4NH3＝[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－(3)實(shí)驗(yàn)過程中加入C2H5OH后可觀察到析出深 藍(lán)色[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體，實(shí)驗(yàn)中所加 C2H5OH的作用是降低物質(zhì)的溶解度，加快其析出5. Cu及其化合物性質(zhì)小結(jié)：（八）鋅及其化合物性質(zhì)分析1. 鋅單質(zhì)的物理性質(zhì)銀白色金屬，質(zhì)軟、新鮮斷面具有金屬光澤，純鋅具有延展性，在潮濕的空氣中易氧化成一層致密的薄膜，阻礙進(jìn)一步的腐蝕。用途：鋅在常溫下表面易生成一層致密保護(hù)膜，所以可用于鍍鋅工業(yè)。鋅能和許多有色金屬形成合金，鋅與銅等組成的黃銅。鋅板可制成鋅錳干電池負(fù)極。鋅粉、鋅鋇白、鋅鉻黃可作顏料。2. 鋅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與空氣中的 H2O、CO2、O2反應(yīng)：4Zn＋2O2＋3＋CO2 ＝ ZnCO3·3Zn(OH)2與非金屬單質(zhì)(硫粉、氧氣)反應(yīng)： Zn+S === ZnS與水蒸氣反應(yīng)：Zn ＋ H2O(g) === ZnO＋H2與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)：Zn ＋2H+===Zn2+＋H2↑與 NaOH溶液反應(yīng)：Zn ＋2OH－===＋H2↑3. ZnO的化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)：ZnO + 2H+ === Zn2++ H2O堿反應(yīng)： ZnO ＋2OH－=== ＋ H2O高溫條件下可用碳還原制備金屬鋅：ZnO ＋C===Zn＋CO↑4. Zn(OH)2的化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)： Zn(OH)2 + 2H+ === Zn2++ 2H2O與堿反應(yīng)： Zn(OH)2 ＋2OH－=== ＋ 2H2O受熱易分解：Zn(OH)2 ===ZnO + H2O5. Zn2+的化學(xué)性質(zhì)① 當(dāng)氨水少量時(shí)生成白色沉淀：Zn2+＋ 2NH3·H2O ＝ Zn(OH)2 ↓＋2② 氨水過量時(shí)沉淀溶解：Zn(OH)2＋ 4NH3·H2O === [Zn (NH3)4]2+＋2OH－+ 4H2O重溫經(jīng)典1. 【2024全國(guó)甲卷】鈷在新能源、新材料領(lǐng)域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價(jià)氧化物及鋅和銅的單質(zhì)。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol·L-1，其他金屬離子不沉淀，即認(rèn)為完全分離。已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。②以氫氧化物形式沉淀時(shí)，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的關(guān)系如圖所示。回答下列問題：（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是_____。（2）“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。（3）假設(shè)“沉銅”后得到的濾液中c(Zn2+)和c(Co2+)均為0.10mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此時(shí)溶液中c(Co2+)=_____mol·L-1，據(jù)此判斷能否實(shí)現(xiàn)Zn2+和Co2+的完全分離_____(填“能”或“不能”)。（4）“沉錳”步驟中，生成1.0mol MnO2，產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為_____。（5）“沉淀”步驟中，用NaOH調(diào)pH=4，分離出的濾渣是_____。（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化Co2+，其反應(yīng)的離子方程式為_____。（7）根據(jù)題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是_____。【答案】(1)增大固體與酸反應(yīng)的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率(2) (3) 不能(4) (5)(6)(7)向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥【解析】煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價(jià)氧化物及鋅和銅的單質(zhì)，經(jīng)稀硫酸酸浸時(shí)，銅不溶解，Zn及其他+2價(jià)氧化物除鉛元素轉(zhuǎn)化為硫酸鉛沉淀外，其他均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的+2價(jià)陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；然后通入硫化氫沉銅生成CuS沉淀；過濾后，濾液中加入Na2S2O8將錳離子氧化為二氧化錳除去，同時(shí)亞鐵離子也被氧化為鐵離子；再次過濾后，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=4，鐵離子完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去；第三次過濾后的濾液中加入次氯酸鈉沉鈷，得到Co(OH)3。（1）“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是增大固體與酸反應(yīng)的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率。（2）“酸浸”步驟中，Cu不溶解，Zn單質(zhì)及其他價(jià)氧化物除鉛元素轉(zhuǎn)化為硫酸鉛沉淀外，其他均轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的+2價(jià)陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，即為轉(zhuǎn)化為CoSO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（3）假設(shè)“沉銅”后得到的濾液中和均為，向其中加入至沉淀完全，此時(shí)溶液中，則，小于，說明大部分也轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀，據(jù)此判斷不能實(shí)現(xiàn)Zn2+和Co2+的完全分離。（4）“沉錳”步驟中，Na2S2O8將Mn2+氧化為二氧化錳除去，發(fā)生的反應(yīng)為，因此，生成，產(chǎn)生的物質(zhì)的量為。（5）“沉錳”步驟中，同時(shí)將氧化為，“沉淀”步驟中用NaOH調(diào)pH=4，可以完全沉淀為，因此，分離出的濾渣是。（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化，為了保證被完全氧化，NaClO要適當(dāng)過量，其反應(yīng)的離子方程式為。（7）根據(jù)題中給出的信息，“沉鈷”后的濾液的pH=5.0~5.5，溶液中有元素以形式存在，當(dāng)pH＞12后氫氧化鋅會(huì)溶解轉(zhuǎn)化為，因此，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是：向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥。2. 【2024新課標(biāo)卷】鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：已知溶液中相關(guān)離子開始沉淀和沉淀完全()時(shí)的pH：Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2回答下列問題：（1）“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是_______；“濾渣1”中金屬元素主要為_______。（2）“過濾1”后的溶液中加入的作用是_______。取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑_______檢驗(yàn)_______，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，需補(bǔ)加。（3）“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為_______、_______。（4）“除鈷液”中主要的鹽有_______(寫化學(xué)式)，殘留的濃度為_______。【答案】（1）①增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率 ②Pb（2）①將溶液中的氧化為，以便在后續(xù)調(diào)pH時(shí)除去Fe元素②溶液 ③.（3）①②（4）①、 ②【解析】由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物的廢渣，得到含有、、、、等離子的溶液，Pb的單質(zhì)或氧化物與硫酸反應(yīng)生成難溶的，則“濾渣1”為“酸浸”時(shí)生成的；向?yàn)V液中加入將氧化為，然后加入ZnO調(diào)節(jié)pH=4使完全轉(zhuǎn)化為，則“濾渣Ⅱ”的主要成分為，濾液中的金屬離子主要是、和；最后“氧化沉鈷”，加入強(qiáng)氧化劑，將溶液中氧化為，在時(shí)形成沉淀，而則被還原為，還會(huì)與溶液中的發(fā)生歸中反應(yīng)生成，得到和的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據(jù)此解答。在原料預(yù)處理過程中，粉碎固體原料能增大固體與液體的接觸面積，從而加快酸浸的反應(yīng)速率，提高浸取效率；由分析可知，“濾渣1”的主要成分為PbSO4，則“濾渣1”中金屬元素主要為Pb；酸浸液中含有、、、、等離子。由題表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)完全沉淀時(shí)，未開始沉淀，而當(dāng)完全沉淀時(shí)，已有一部分沉淀，因此為了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，應(yīng)先將氧化為，然后調(diào)節(jié)溶液的pH使完全水解轉(zhuǎn)化為沉淀，因此，的作用是將氧化為，以便在后續(xù)調(diào)pH時(shí)除去Fe元素。常用溶液檢驗(yàn)，若生成藍(lán)色沉淀，則說明溶液中仍存在，需補(bǔ)加；由分析可知，該過程發(fā)生兩個(gè)氧化還原反應(yīng)，根據(jù)分析中兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物、產(chǎn)物與反應(yīng)環(huán)境()，結(jié)合得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可寫出兩個(gè)離子方程式：、；3. 【2024河北卷】V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝，具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知：i石煤是一種含V2O3的礦物，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ高溫下，苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。回答下列問題：(1)釩原子的價(jià)層電子排布式為 ；焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為 ，產(chǎn)生的氣體①為 (填化學(xué)式)。(2)水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質(zhì)的主要成分為 (填化學(xué)式)。(3)在弱堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ；CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)? ；浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入 (填工序名稱)，可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用。(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為 (填化學(xué)式)。(5)下列不利于沉釩過程的兩種操作為 (填序號(hào))。a．延長(zhǎng)沉釩時(shí)間 b．將溶液調(diào)至堿性 c．?dāng)嚢? d．降低NH4Cl溶液的濃度【答案】(1) 3d34s2 +5 CO2 (2) NaAlO2(3) HCO－ 3+OH－+ Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO－ 3 提高溶液中HCO－ 3濃度，促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，釋放VO－ 3 離子交換 (4)NaCl (5)bd【解析】石煤和苛化泥通入空氣進(jìn)行焙燒，反應(yīng)生成NaVO3、Ca(VO3)2、NaAlO2、Ca(AlO2)2、CaO和CO2等，水浸可分離焙燒后的可溶性物質(zhì)(如NaVO3)和不溶性物質(zhì)Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2等]，過濾后濾液進(jìn)行離子交換、洗脫，用于富集和提純VO－ 3，加入氯化銨溶液沉釩，生成NH4VO3，經(jīng)一系列處理后得到V2O3；濾渣①在pH≈8，65~70℃的條件下加入3%NH4HCO3溶液進(jìn)行鹽浸，濾渣①中含有釩元素，通過鹽浸，使濾渣①中的釩元素進(jìn)入濾液①中，再將濾液①回流到離子交換工序，進(jìn)行VO－ 3的富集。（1）釩是23號(hào)元素，其價(jià)層電子排布式為3d34s2；焙燒過程中，氧氣被還原，V2O3被氧化生成VO－ 3，偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為+5價(jià)；CaCO3在800℃以上開始分解，生成的氣體①為CO2。（2）由已知信息可知，高溫下，苛化泥的主要成分與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和偏鋁酸鈣，偏鋁酸鈉溶于水，偏鋁酸鈣難溶于水，所以濾液中雜質(zhì)的主要成分是NaAlO2。（3）在弱堿性環(huán)境下，Ca(VO3)2與HCO－ 3和OH－反應(yīng)生成CaCO3、VO－ 3和H2O，離子方程式為：HCO－ 3+OH－+ Ca(VO3)2CaCO3+H2O+2VO－ 3； CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率，因?yàn)镃可提高溶液中HCO－ 3濃度，促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，釋放VO－ 3；濾液①中含有VO－ 3、NH+ 4等，且濃度較低，若要利用其中的釩元素，需要通過離子交換進(jìn)行分離、富集，故濾液①應(yīng)進(jìn)入離子交換工序。（4）由離子交換工序中樹脂的組成可知，洗脫液中應(yīng)含有Cl－，考慮到水浸所得溶液中含有Na+，為避免引人其他雜質(zhì)離子，且NaCl廉價(jià)易得，故洗脫液的主要成分應(yīng)為NaCl。（5）a．延長(zhǎng)沉釩時(shí)間，能使反應(yīng)更加完全，有利于沉釩，a不符合題意；b．NH4Cl呈弱酸性，如果將溶液調(diào)至堿性，OH－與NH+ 4反應(yīng)，不利于生成NH4VO3，b符合題意；c．?dāng)嚢枘苁狗磻?yīng)物更好的接觸，提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)更加充分，有利于沉釩，c不符合題意；d．降低NH4Cl溶液的濃度，不利于生成NH4VO3，d符合題意；故選bd。四、模型建構(gòu)1.化工流程圖思維模型2、核心反應(yīng)的分析思維模型3、氧化物及水化物性質(zhì)分析思維模型(共100張PPT)2025新高考化學(xué)二輪重點(diǎn)專題第19講重要的過渡元素及其化合物contents目錄01考向分析010203知識(shí)重構(gòu)重溫經(jīng)典04模型建構(gòu)考向分析PART 0101年份 卷區(qū)與核心元素 考點(diǎn)2024 全國(guó)甲卷：Co、Zn 工序的選擇及原理分析/方程式書寫(2個(gè))/Ksp的計(jì)算/氧化還原反應(yīng)計(jì)算實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)新課標(biāo)卷：Co、Zn 工序的選擇及原理分析/方程式書寫/Ksp的計(jì)算/離子的檢驗(yàn)河北卷：V 電子排布式/化合價(jià)/成分判斷/方程式書寫/工序的選擇及原理分析安徽卷：Cu/Ag/Au 周期表位置判斷/成分判斷/化學(xué)方程式書寫/電極方程式/循環(huán)物質(zhì)/氧化還原計(jì)算/物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析遼寧卷：Fe、Au 離子方程式/工序的選擇及原理分析/物質(zhì)判斷廣東卷：Ga/Ni/Fe 方程式的書寫/工序的選擇及原理分析/平衡常數(shù)的計(jì)算/晶體結(jié)構(gòu)湖南卷：Cu/Ag/Au 元素在周期表中位置/離子方程式/工序的選擇及原理分析/Ksp的計(jì)算山東卷：Pb、Ag 平衡常數(shù)的計(jì)算/工序的選擇及原理分析/試劑的選擇/離子方程式/電極判斷年份 卷區(qū)與核心元素 考點(diǎn)2023 全國(guó)甲卷:Ti、Co 試劑作用和選擇/工序的選擇及原理分析/方程式書寫(2個(gè))/氧化還原反應(yīng)計(jì)算全國(guó)乙卷：Mn 方程式書寫(3個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作/Ksp相關(guān)計(jì)算/物質(zhì)成分(2個(gè))/試劑的選擇新課標(biāo)卷：Cr、V 物質(zhì)成分(3個(gè))/原理分析/物質(zhì)性質(zhì)（兩性）/方程式書寫北京卷：Ag、Mn 物質(zhì)成分/試劑作用/方程式書寫配平(2個(gè))/原理分析/工藝的評(píng)價(jià)廣東卷：Ni、Co 方程式書寫(2個(gè))/離子平衡常數(shù)的計(jì)算/晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)/物質(zhì)的量比例計(jì)算/循環(huán)利用/實(shí)驗(yàn)操作福建卷：Co、Cu 實(shí)驗(yàn)操作/方程式書寫(2個(gè))/物質(zhì)成分(2個(gè))/實(shí)驗(yàn)條件的選擇/離子平衡常數(shù)的計(jì)算/核外電子排布式/晶胞結(jié)構(gòu)湖南卷：Ga 晶體類型/電解的應(yīng)用/電極反應(yīng)式書寫/方程式書寫/物質(zhì)成分/工序替換/鍵角比較及原因分析湖北卷：Co 周期表位置/方程式書寫(2個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作/Ksp的計(jì)算/原理分析遼寧卷：Co、Ni 實(shí)驗(yàn)操作/化學(xué)鍵數(shù)/方程式書寫(2個(gè))/物質(zhì)成分/原理分析/Ksp的計(jì)算河北卷：Cu 物質(zhì)成分(2個(gè))/方程式書寫或配平(4個(gè))/實(shí)驗(yàn)操作(2個(gè))知識(shí)重構(gòu)PART 02021. 過渡金屬單質(zhì)的物理通性：過渡金屬外觀都呈銀白色或灰白色，有金屬光澤，其主要物理性質(zhì)為：(1)高密度。除鈧、鈦和ⅡB族元素屬輕金屬外，其余均屬重金屬。(2)高熔點(diǎn)。與s區(qū)和p區(qū)金屬相比，過渡元素具有較高的熔點(diǎn)。(3)高硬度。除鈧族金屬和ⅡB族元素較軟之外，一般都有較高的硬度。(4)過渡金屬有優(yōu)良的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，不同的過渡金屬之間可形成多種合金。過渡元素的原子半徑較小而彼此堆積很緊密；金屬原子中未成對(duì)的(n－1)d電子也參與成鍵，鍵合電子數(shù)目較多2. 過渡金屬單質(zhì)的化學(xué)通性(1)過渡元素氧化數(shù)多變過渡元素的價(jià)層電子構(gòu)型為(n-1)d1~10ns1~2，原子最外兩個(gè)電子層都是未充滿的。像4s和3d，5s和4d，6s和5d之間的能量差值較小，常出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象，所以除最外層s電子可以成鍵外，次外層d電子也可以部分或全部參加成鍵，因此具有多變的氧化態(tài)是過渡元素的重要特征。能斯特方程E=E + lgMnO2(s)+4H+(aq)+2e－→Mn2+(aq)+2H2O(l)E = E+lgCr2(aq)+14H+(aq)+6e－→2Cr3+(aq)+7H2O(l)E = E+lg能斯特方程Fe2+－e－==Fe3+Fe(OH)2－e－+OH－==Fe(OH)3E=E + lgEE = E + lg= E + lg當(dāng)c(OH－)=1.0mol/L時(shí)能斯特方程E=E + lg一些含氧酸或者含氧酸鹽，如Cr2等在酸性溶液中的氧化還原能力強(qiáng)于堿性溶液中。這是因?yàn)樵诜磻?yīng)中為移走它們所釋放出來的O需要消耗H+。反之，一些低氧化態(tài)的含氧酸及其鹽的還原能力總是隨著溶液的堿性增強(qiáng)而增強(qiáng)的。過渡金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(2)氧化物及其對(duì)應(yīng)水合物的酸堿性低氧化態(tài)時(shí)氫氧化物一般顯堿性，且同一周期自左向右，低氧化態(tài)的氫氧化物M(OH)2和M(OH)3的堿性依離子半徑的縮小而遞減；隨著元素氧化數(shù)的提高，酸性增強(qiáng)，如MnO為堿性氧化物，Mn2O7為酸性氧化物。M－O－H離子自身電場(chǎng)的作用，將使周圍其他離子的正、負(fù)電荷重心不重合，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種過程稱為離子的極化。離子的極化對(duì)于孤立的簡(jiǎn)單離子來說， 離子電荷分布基本上是球形 對(duì)稱的，離子本身的正、負(fù) 電荷中心重合, 不存在偶極±±+－+－電場(chǎng)中，離子的原子核和電子受電場(chǎng)的作用，離子會(huì)發(fā)生變形, 產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種過程稱為離子極化陽(yáng)離子一般半徑較小，又帶正電荷，它對(duì)相鄰陰離子會(huì)起誘導(dǎo)作用而使其變形。因此陽(yáng)離子的主要作用是極化周圍的負(fù)離子。極化作用像陽(yáng)離子這樣，使異號(hào)離子極化而變形的作用稱為該離子的“極化作用”。離子勢(shì)離子勢(shì)(ionic potential)是指離子電荷數(shù)(Z)和離子半徑(r，pm)之比值(用Ф表示)。=陽(yáng)離子的極化作用可以用離子勢(shì)半定量的衡量強(qiáng)弱。當(dāng)電子構(gòu)型相同時(shí)，陽(yáng)離子的離子勢(shì)越大，其極化力也就越大。極化作用強(qiáng)弱比較電荷高的陽(yáng)離子有強(qiáng)的極化能力如：Si4+>Al3+>Mg2+>Na+陽(yáng)離子的電子構(gòu)型對(duì)極化能力有影響順序：18或(18+2)e－構(gòu)型 > 9~17e－構(gòu)型 > 8e－構(gòu)型的離子半徑小的具有較強(qiáng)的極化能力如： Be2+ > Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+=離子極化可以使離子的電子云變形，這種被異號(hào)離子極化而發(fā)生離子電子云變形的性能稱為該離子的“變形性”。離子的變形性陰離子一般半徑較大，外圍有較多負(fù)電荷，因而在電場(chǎng)作用下容易發(fā)生電子云變形，在被誘導(dǎo)過程中能產(chǎn)生臨時(shí)偶極，因此離子的變形性主要指陰離子。變形性的強(qiáng)弱比較電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，隨著負(fù)電荷的增加和正電荷的減小而變形性增大如：O2－> F－ > Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+最外層電子結(jié)構(gòu)相同的離子，電子層越多，離子半徑越大，變形性越強(qiáng)。如：I－ > Br－ > Cl－ > F－綜上所述，陰離子的變形性大小順序?yàn)椋?br/>I－ > Br－ > Cl－ > CN－ > OH－ > > F－ >許多元素，尤其是過渡金屬元素，離子勢(shì)大的離子一般不能形成簡(jiǎn)單離子，都以復(fù)雜離子形式存在；離子勢(shì)小的離子一般可以形成簡(jiǎn)單離子。例如：Mn2+ 在水溶液中可以穩(wěn)定存在，而Mn7+ 在水溶液中只能以 的形式存在;S6+ 不能以簡(jiǎn)單離子形式存在，只能以水合離子形式存在。極化作用對(duì)性質(zhì)的影響含氧酸和堿屬于同構(gòu)型的物質(zhì)，即它們都是含羥基(－OH)的化合物。都可用R－O－H 簡(jiǎn)單表示。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析可知，若R－O－H主要斷R－O則為堿式電離，若主要斷O－H 則為酸式電離，若2種斷鍵能力相當(dāng)，則為“兩性”電離。究竟采取何種電離方式，取決于中心離子極化作用和水分子的極性誘導(dǎo)效應(yīng)，歸根到底相當(dāng)于對(duì)R－OH的中心O原子的“爭(zhēng)奪”。這里提出作用模型：H2O…R－O－H…OH2，R－O－H 的兩端(R端和H 端)H2O 分子對(duì)體系電子云的誘導(dǎo)方向相反，強(qiáng)度不同。極化作用對(duì)性質(zhì)的影響若中心離子的離子勢(shì)φ 越大，極化作用越強(qiáng)，Rn+ 吸引氧原子電子云的力量越大，通過Rn+ 的極化作用和左端H2O的極性誘導(dǎo)效應(yīng)的共同作用，使O電子云密度減小，R－O縮短，O－H 加長(zhǎng)，O－H 由共價(jià)鍵轉(zhuǎn)化為離子鍵的趨勢(shì)加大，極性增大，則主要斷O－H，發(fā)生酸式電離；例如：酸性 HClO4 > HBrO4 > H5IO6H2SO3 > H2SeO3 > H2TeO3HClO4 > HClO3 > HClO2> HClO極化作用對(duì)性質(zhì)的影響相反，如果φ 越小，則右端H2O分子的極性誘導(dǎo)作用將大于中心離子Rn+的極化作用和左端H2O分子的極性誘導(dǎo)作用之和，使R－O加長(zhǎng)，R－O的共價(jià)性減弱而離子性增強(qiáng)，極性增大，主要斷R－O，發(fā)生堿式電離。化合物ROH 的酸堿性則主要由Rn+ 的離子勢(shì)和水分子極性誘導(dǎo)效應(yīng)2者協(xié)同作用決定。例如：堿性 NaOH > Mg(OH)2 > Al(OH)3 > Si(OH)4Be(OH)2 < Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Sr(OH)2LiOH < NaOH < KOH < RbOHLiOH 表現(xiàn)為中強(qiáng)堿。這主要是由于Li+ 的極化作用使Li-O間鍵的共價(jià)性明顯，而其他堿金屬的氫氧化物(MOH)均表現(xiàn)為強(qiáng)堿，主要為離子型化合物。過渡金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(3)過渡元素的配位性和催化性過渡元素具有很強(qiáng)的形成配合物的傾向，原因有三：過渡元素的原子或離子具有能級(jí)相近的 (n-1)d、ns和np軌道，其中ns和np軌道是空的，(n-1)d軌道是部分空的，可以接受配體的孤電子對(duì)；過渡元素又富有d電子，可與配體的π*反鍵軌道（如CO、CH2＝CH2等）或nd空軌道形成反饋π鍵。過渡元素的離子一般具有較高的電荷和較小的半徑，極化力強(qiáng)，對(duì)配體有較強(qiáng)的吸引力。1. 鈦的存在和制取①存在：鈦在自然界中以金紅石(TiO2)、鈦鐵礦(FeTiO3)、鈣鈦礦(CaTiO3)存在②制取：金屬鈦不容易提取，不僅因?yàn)樗哂懈呷埸c(diǎn)，而且在高溫下易與空氣、氧氣、氮?dú)狻⑻己蜌錃夥磻?yīng)，因?yàn)榻饘兮伿职嘿F。FeTiO3TiOSO4TiO2TiCl4TiH2SO4加水稀釋加熱C、Cl2MgFeTiO3 + 2H2SO4 === TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O將所得的固體產(chǎn)物用水浸取，同時(shí)加入鐵屑防止Fe2+被氧化，低溫下結(jié)晶出FeSO4·7H2O，過濾后稀釋、加熱使TiOSO4水解得到水合二氧化鈦(TiO2·xH2O)，然后加熱水合二氧化鈦，脫水得到TiO2第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑Ti1. 鈦的存在和制取①存在：鈦在自然界中以金紅石(TiO2)、鈦鐵礦(FeTiO3)、鈣鈦礦(CaTiO3)存在②制取：金屬鈦不容易提取，不僅因?yàn)樗哂懈呷埸c(diǎn)，而且在高溫下易與空氣、氧氣、氮?dú)狻⑻己蜌錃夥磻?yīng)，因?yàn)榻饘兮伿职嘿F。FeTiO3TiOSO4TiO2TiCl4TiH2SO4加水稀釋加熱C、Cl2MgTiCl4 + 2Mg === Ti + 2MgCl2800℃TiO2 + 2Cl2 + 2C == TiCl4 + 2CO△第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑Ti耦合作用在化學(xué)反應(yīng)體系中，經(jīng)常存在這樣的情況：一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物或產(chǎn)物之一是另一反應(yīng)的一種反應(yīng)物 把這兩個(gè)反應(yīng)耦聯(lián)起來，得到一個(gè)新的反應(yīng)，這個(gè)新的反應(yīng)在化學(xué)熱力學(xué)上稱為“耦合反應(yīng)” 狹義的“耦合反應(yīng)”，往往又是指一個(gè)在熱力學(xué)上沒有自發(fā)性的反應(yīng)(ΔrG>0的反應(yīng))與另一個(gè)自發(fā)傾向很大的反應(yīng)(ΔrGm<0的反應(yīng))耦聯(lián)起來所構(gòu)成的那個(gè)新的 能自發(fā)進(jìn)行的總反應(yīng) 耦合反應(yīng)之所以能自發(fā)進(jìn)行，是因?yàn)楹笠环磻?yīng)釋放出來的能量被前一反應(yīng)所利用，從而使總反應(yīng)的自由能變值小于零TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) ①ΔrHm=+180.8kJ·mol-1，ΔrSm=+61.6J·mol-1·K-1，ΔrGm=162.5kJ·mol-1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ②ΔrHm=－40.2kJ·mol-1，ΔrSm=240.5J·mol-1·K-1，ΔrGm=－111.9kJ·mol-1有以上熱力學(xué)數(shù)據(jù)可知：（1）反應(yīng)①的ΔrGm>0或者說在ΔrGm=0時(shí)T=ΔrHm/ΔrSm=2930.3K，溫度過高，實(shí)際生產(chǎn)中很難滿足，這就是題干中所說“TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)”的熱力學(xué)原因。TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) ①ΔrHm=+180.8kJ·mol-1，ΔrSm=+61.6J·mol-1·K-1，ΔrGm=162.5kJ·mol-1TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) ②ΔrHm=－40.2kJ·mol-1，ΔrSm=240.5J·mol-1·K-1，ΔrGm=－111.9kJ·mol-1有以上熱力學(xué)數(shù)據(jù)可知：（2）加碳之后的反應(yīng)②與反應(yīng)①相比， ΔrHm減小， ΔrSm增大，這就導(dǎo)致了ΔrGm由正值變?yōu)樨?fù)值。也就是說，該反應(yīng)的耦合反應(yīng)2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 起到了減焓增熵的效果，使不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)得以能夠自發(fā)進(jìn)行。同樣的原理，可以解釋從二氧化硅制四氯化硅、從三氧化二硼制三氯化硼，也不能由氯氣直接反應(yīng)而制得，而必須在高溫下耦合碳的氧化反應(yīng)。SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) === SiCl4(g)+2CO(g)B2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) === 2BCl3(g)+ 3CO(g)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g) === 2AlCl3(g)+ 3CO(g)2．鈦單質(zhì)的物理性質(zhì)：金屬鈦特有的銀灰色調(diào)不論是采用高拋光、絲光，還是亞光方式處理，都有上好的表面效果。鈦是除貴金屬以外最合適的首飾材料，在國(guó)外現(xiàn)代首飾設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用，市場(chǎng)上俗稱鈦金。金屬鈦無磁性、無毒、使它在和皮膚長(zhǎng)期接觸以后也不影響其本質(zhì)，所以不會(huì)造成皮膚的過敏，它是唯一對(duì)人類植物神經(jīng)和味覺沒有任何影響的金屬，可用于接骨和人造關(guān)節(jié)的制作，故有“生物金屬”之稱。第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑Ti3．鈦的化學(xué)性質(zhì)：鈦的穩(wěn)定氧化態(tài)是＋4，其次＋3。在常溫或低溫下金屬鈦是不活潑的，或者說是鈍化金屬，這是因?yàn)樗谋砻嫔闪艘粚颖《旅艿模g性的，能自行修補(bǔ)裂縫的氧化膜，在室溫下這種氧化膜不會(huì)同酸或者堿發(fā)生作用。不過鈦能緩慢地溶解在熱的濃鹽酸或者濃硫酸中，生成Ti3+：2Ti+6HCl(濃,熱)===2TiCl3+3H2↑2Ti+3H2SO4(濃,熱)===2Ti2(SO4)3+3H2↑第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑Ti二氧化鈦在自然界以金紅石為最重要，不溶于水也不溶于稀酸。但屬于兩性氧化物，能溶于氫氟酸、熱的濃硫酸和熔融態(tài)堿中。TiO2＋6HF===H2[TiF6]＋2H2OTiO2＋H2SO4===2TiOSO4＋H2OTiO2＋2NaOH ===Na2TiO3＋H2O4．二氧化鈦（TiO2） ：第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑TiTiO2++(2+x)H2O==TiO2·xH2O+2H++(1+x)H2O==TiO2·xH2O+2OH－四氯化鈦是鈦的一種重要鹵化物，以它為原料，可以制備一系列鈦化合物和金屬鈦。它在水中或潮濕空氣中都極易水解將它暴露在空氣中會(huì)發(fā)煙：TiCl4＋(2+x)H2O===TiO2·xH2O＋4HCl6．鈦(Ⅳ)的配位化合物鈦(Ⅳ)能夠與許多配合劑形成配合物，如[TiF6]2－、[TiCl6]2－、[TiO(H2O2)]2+ 等，其中與H2O2的配合物較重要。5．四氯化鈦（TiCl4） ：第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑TiTi2O3TiO2(兩性氧化物)(堿性氧化物)Ti3+7．鈦及其化合物性質(zhì)歸納第ⅣB，價(jià)電子排布式：3d24s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑Ti價(jià)態(tài)酸性0+2+4+3堿性氧化物及其水化物具有還原性，堿性更強(qiáng)很弱的氧化性，穩(wěn)定態(tài)基本不考查氧化還原反應(yīng)第ⅤB，價(jià)電子排布式：3d34s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑V釩(V)屬于稀有的元素，它的熔點(diǎn)較高，銀白色有金屬光澤，純凈的金屬硬度低、有延展性，當(dāng)含有雜質(zhì)時(shí)則變得硬而脆。金屬釩本身的用途很少，主要用于制造合金和特種鋼。釩鋼具有強(qiáng)度大、彈性好、抗磨損、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，因此它是汽車和飛機(jī)制造業(yè)中特別重要的材料。1．釩單質(zhì)的物理性質(zhì)：2．釩單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)：第ⅤB，價(jià)電子排布式：3d34s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑V在許多方面單質(zhì)釩都類似于鈦，如高硬度、高熔點(diǎn)、抗腐蝕能力強(qiáng)。單質(zhì)釩在常溫下化學(xué)活性較低，表面易形成致密的氧化膜而呈鈍態(tài)。4V+5O2===2V2O5高溫V+2Cl2===VCl4加熱V有0、+2、+3、+4、+5五種化合價(jià)，在反應(yīng)中注意其變價(jià)問題。3．V2O5的化學(xué)性質(zhì)：第ⅤB，價(jià)電子排布式：3d34s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑VV2O5屬于酸性為主的兩性氧化物V2O5·xH2O＋6NaOH===2Na3VO4＋(3+x)H2OV2O5＋Na2CO3===NaVO3＋CO2↑V2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2OV2O5酸性條件下具有強(qiáng)氧化性V2O5＋6HCl === 2VOCl2＋Cl2 + 3H2O4．V的其他氧化物：第ⅤB，價(jià)電子排布式：3d34s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑VVO2屬于兩性氧化物V2O3屬于堿性氧化物V2O3＋6H+ === 2V3+ + 3H2OVO2＋4H+ === VO2+ + 2H2OVO2＋4OH－ === + 2H2O5．釩及其化合物性質(zhì)歸納：第ⅤB，價(jià)電子排布式：3d34s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑VV2O3V2O5VO2VOVO3+V3+V2+價(jià)態(tài)酸性氧化物及其水化物0+5+2+4+3堿性(酸性為主的兩性氧化物)(兩性氧化物)(堿性氧化物)(堿性氧化物)酸性條件具有氧化性弱還原性，堿性更強(qiáng)具有還原性，堿性更強(qiáng)穩(wěn)定態(tài)1. 鉻的存在和制取①存在：鉻在自然界中以鉻鐵礦存在，化學(xué)式為Fe(CrO2)2 [即FeO·Cr2O3]②制取：金屬鉻可以通過鉻鐵礦FeCr2O4制取，用焦炭還原就可制得鉻鐵合金。該合金可用作制取不銹鋼的原料。FeCr2O4＋4C Fe＋2Cr＋4CO。如果要制取不含鐵的鉻單質(zhì)，可將鉻鐵礦與碳酸鈉強(qiáng)熱而成為水溶性的鉻酸鹽(其中鐵轉(zhuǎn)換為不溶性的Fe2O3)，4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2===2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2進(jìn)一步用水浸取、酸化使重鉻酸鹽析出。接著加熱還原而變?yōu)镃r2O3，再用鋁等還原就可得到金屬鉻。第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr2．鉻單質(zhì)的物理性質(zhì)：鉻的單電子多，金屬鍵強(qiáng)，決定了金屬鉻的熔點(diǎn)高達(dá)1907℃，沸點(diǎn)高達(dá)2671℃，也決定了金屬鉻的硬度極高，鉻是硬度最高的金屬，莫氏硬度為9，與最硬的物質(zhì)硬度為10的金剛石接近。由于鉻的機(jī)械強(qiáng)度好，且有抗腐蝕性能，被用于鋼鐵合金中。不銹鋼中含鉻量最高，可達(dá)20％左右。許多金屬表面鍍鉻，防銹，光亮。第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr3. 鉻的化學(xué)性質(zhì)：在室溫條件下，鉻的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在潮濕空氣中不會(huì)被腐蝕，能保持光亮的金屬光澤。金屬鉻的抗腐蝕和耐磨性好，常用于制造不銹鋼和儀器儀表的金屬表面鍍鉻。高純度的鉻可以抵抗稀硫酸的侵蝕，與硝酸甚至王水作用會(huì)使鉻鈍化，一般認(rèn)為這是由于表面生成一層致密氧化物的緣故。第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr3. 鉻的化學(xué)性質(zhì)：在升高溫度的情況下，鉻的反應(yīng)活性增強(qiáng)，可與多種非金屬如X2、O2、N2、S、C等直接化合，一般生成Cr(Ⅲ)化合物。鉻可以緩慢地溶于稀酸中，先有藍(lán)色的Cr(Ⅱ）生成，例如：Cr+2HCl===CrCl2+H2Cr(Ⅱ)具有很強(qiáng)的還原性，在空氣中迅速被氧化成綠色的Cr(Ⅲ)4CrCl2 + 4HCl + O2 === 4CrCl3 + 2H2O第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr4. Cr(Ⅲ)的化學(xué)性質(zhì)：(1)鉻(III)的氧化物——Cr2O3(綠色)：兩性氧化物，既溶于酸，也溶于堿①與酸反應(yīng)：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O②與堿反應(yīng)：Cr2O3＋2NaOH＋H2O===2NaCr(OH)4(綠色)(2)鉻(III)的氫氧化物——Cr(OH)3(灰藍(lán)色)：兩性氫氧化物，既溶于酸，也溶于堿①與酸反應(yīng)：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Cr(OH)3＋OH－==(綠色)Cr3＋(紫色) Cr(OH)3(灰藍(lán)色) [Cr(OH)4]－(綠色)第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr4. Cr(Ⅵ)的化學(xué)性質(zhì)：鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和存在下列平衡2(黃色)＋2H＋ Cr2(橙紅色)＋H2O在酸性條件下，主要以Cr2形式存在，在堿性條件下，上述平衡逆向移動(dòng)，主要以形式存在第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑CrCr(Ⅵ)的氧化性：K2Cr2O7及K2CrO4均為＋6價(jià)鉻的化合物，具有強(qiáng)氧化性，在酸性溶液中，Cr2具有強(qiáng)氧化性，在酸性條件下的還原產(chǎn)物均為Cr3＋；但在堿性溶液中的氧化性要弱的多Cr2＋3S＋8H＋===2Cr3＋＋3S＋4H2OCr2＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O，Cr2＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2OCr2＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O4. Cr(Ⅵ)的化學(xué)性質(zhì)：第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑CrAgCr2O7和BaCrO4均為沉淀Cr2O3CrO3Cr3+Cr2+5. Cr及其化合物性質(zhì)小結(jié)：價(jià)態(tài)酸性氧化物及水化物0+3+6+2堿性(酸性氧化物)(兩性氧化物)第ⅥB，價(jià)電子排布式：3d54s1，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Cr酸性條件具有強(qiáng)氧化性強(qiáng)還原性，堿性更強(qiáng)穩(wěn)定態(tài)1. Mn單質(zhì)的性質(zhì)：錳是一種較活潑的金屬，在空氣中錳的表面被一層褐色的氧化膜所覆蓋，與冷的濃硝酸能夠形成致密的氧化膜。用途：錳是一種重要添加劑，主要用于鋼鐵工業(yè)中生產(chǎn)錳合金鋼，能有效脫除氧和硫，增強(qiáng)鋼的耐腐蝕性、延展性和強(qiáng)度。目前世界上90%的錳礦用于鋼鐵冶煉。錳還可以代替鎳制造不銹鋼。① 煉鋼過程中作脫氧劑：2Mn＋O2＝2MnO;② 在冶煉過程中作脫硫劑：Mn＋FeS＝MnS＋Fe第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑1. Mn單質(zhì)的性質(zhì)：第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑化學(xué)性質(zhì) 相關(guān)方程式在氧氣中燃燒 3Mn+2O2===Mn3O4與熱水反應(yīng) Mn+2H2O(熱水)===Mn(OH)2+H2與鹽酸反應(yīng) Mn+2HCl===MnCl2+H2與強(qiáng)堿反應(yīng) 2Mn+4KOH+3O2===2K2MnO4+2H2O點(diǎn)燃2. Mn(Ⅱ)的性質(zhì)：Mn2+是錳的最穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)镸n2+價(jià)電子構(gòu)型為較穩(wěn)定的3d5半充滿結(jié)構(gòu)。氧化錳(MnO)是一種暗綠色的堿性氧化物，不溶于水，可溶于稀酸中。MnSO4、MnCl2 和Mn(NO3)2等強(qiáng)酸鹽均易溶于水，其水合晶體為淺紅色,在水溶液中呈粉紅色，少數(shù)弱酸鹽，如碳酸錳、硫化錳難溶于水。第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑2. Mn(Ⅱ)的性質(zhì)：酸性溶液中Mn2+的還原性較弱，盡可以被強(qiáng)氧化劑如：可被過二硫酸鈉(Na2S2O8)、鉍酸鈉(NaBiO3)、二氧化鉛(PbO2)等強(qiáng)氧化劑氧化成，或被氧化為MnO2。在堿性溶液中Mn(OH)2還原性較強(qiáng)，在空氣中易被氧化：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2 (棕黑色)此反應(yīng)可用于測(cè)定水中的溶氧量。第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑3. Mn(Ⅳ)的性質(zhì)：在酸性介質(zhì)中，MnO2是一種強(qiáng)氧化劑。可以與HCl反應(yīng)制Cl2，或者氧化Fe2+、S2－、等還原劑在堿性介質(zhì)中，MnO2可作還原劑，熔融狀態(tài)下，能被空氣中的O2氧化：2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑【思考】如何制備？第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑Mn2+MnO2堿性氧化堿性氧化酸性歧化4. Mn(Ⅵ)的性質(zhì)：只在強(qiáng)堿性(pH＞13.5)溶液中才能穩(wěn)定存在，在中性或酸性介質(zhì)中, 發(fā)生歧化反應(yīng):3 2H2O MnO2↓＋2 ＋4OH－3 4H+ MnO2↓＋2 ＋2H2O第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑5. Mn(Ⅶ)的性質(zhì)：主要存在形式：，紫色或紫紅色；最重要的化合物是KMnO4．在酸性溶液中或光照條件下緩慢分解，應(yīng)保存在棕色試劑瓶中4＋4H+===4MnO2↓＋3O2↑＋2H2O酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，可以氧化Fe2+、Cl－、 、 等還原性離子，本身被還原為Mn2+第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑5. Mn(Ⅶ)的性質(zhì)：在酸、堿性不同的條件下，高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是不同的第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑介質(zhì) 酸性 中性附近 強(qiáng)堿性產(chǎn)物 Mn2+ MnO26. Mn及其化合物性質(zhì)小結(jié)：第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑不同價(jià)態(tài)錳的氧化物及其水化物的酸堿性規(guī)律與含氧酸的酸性強(qiáng)弱規(guī)律相同。低價(jià)時(shí)呈堿性，高價(jià)時(shí)呈酸性，中心原子價(jià)態(tài)越高酸性越強(qiáng)。5. Mn及其化合物性質(zhì)小結(jié)：第ⅦB，價(jià)電子排布式：3d54s2，軌道表達(dá)式：4s3d↑↑↑↑↑↑Mn↑Mn2O7(酸性氧化物)(堿性氧化物)H2MnO4價(jià)態(tài)酸性氧化物及水化物0+3+6+2堿性+7+4MnO(堿性氧化物)Mn2O3MnO2(兩性氧化物)MnO2+Mn2+Mn3+鐵系元素綜述鐵、鈷、鎳同屬于第四周期第Ⅷ族，通常將它們稱為鐵系元素。鐵系元素單質(zhì)都是銀白色具有光澤的金屬，都有強(qiáng)磁性，許多鐵、鈷、鎳合金是很好的磁性材料。鐵和鎳的延展性好，鈷硬而脆。鈷主要用于制造特種鋼和磁性材料。鈷的化合物廣泛用作顏料和催化劑。鎳主要用作其他金屬的保護(hù)層或用來生產(chǎn)耐腐蝕的合金鋼、硬幣及耐熱元件。鎳是一種很好的催化劑，常用于不飽和有機(jī)物氫化反應(yīng)，及水蒸氣中CH4裂解生產(chǎn)CO和H2的反應(yīng)。第Ⅷ，價(jià)電子排布式：3d6~84s2鐵系鐵系元素包括鐵、鈷、鎳三個(gè)元素，它們同屬周期表中第Ⅷ族元素，其價(jià)電子排布分別為3d64s2、3d74s2、3d84s2 ， 最外層均有兩個(gè)電子，次外層3d電子數(shù)不同，原子半徑相近，化學(xué)性質(zhì)相似。其3d電子已超過5個(gè)，全部d電子參與成鍵的可能性逐漸減小，所以鐵系元素幾乎很難形成像 、那樣的含氧酸根離子，只有d電子數(shù)少的鐵可形成很不穩(wěn)定的+6價(jià)的化合物，如高鐵酸根。鐵和鈷的常見化合價(jià)有+2價(jià)、+3價(jià)，鐵的+3價(jià)較為穩(wěn)定，而鈷、鎳主要化合價(jià)為+2價(jià)。鐵系元素綜述第Ⅷ，價(jià)電子排布式：3d6~84s2鐵系元素 與O2的反應(yīng)Fe 極細(xì)的鐵粉在空氣中可能迸發(fā)火光。含有雜質(zhì)的鐵在潮濕空氣中可緩慢銹蝕，形成結(jié)構(gòu)疏松的鐵銹Fe2O3·nH2O。含有雜質(zhì)的鐵在潮濕空氣中可緩慢銹蝕，形成結(jié)構(gòu)疏松的棕色鐵銹Fe2O3·nH2O。Co 常溫下被空氣氧化可生成薄而致密的膜而保護(hù)金屬不繼續(xù)被腐蝕。鈷在加熱條件下與O2反應(yīng)，溫度較低時(shí)生成Co3O4和CoO。升高溫度至900℃以上時(shí)，Co3O4分解，氧化產(chǎn)物為CoO。Ni 常溫下被空氣氧化可生成薄而致密的膜而保護(hù)金屬不繼續(xù)被腐蝕。加熱條件下，鎳與氧氣反應(yīng)生成NiO。三者屬于中等活潑的金屬，活潑性按Fe、Co、Ni順序遞減。鐵系單質(zhì)的性質(zhì)元素 與鹵素的反應(yīng)Fe 鐵與鹵素反應(yīng)生成FeF3、FeCl3、FeBr3及FeI2。Co 鈷與氟可以化合成CoF3，與其他鹵素則只能得到Co(Ⅱ)化合物。Ni 鎳與氟反應(yīng)生成的氟化物保護(hù)膜可以阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。與其他鹵素則只能得到Co(Ⅱ)化合物。三者屬于中等活潑的金屬，活潑性按Fe、Co、Ni順序遞減。鐵系單質(zhì)的性質(zhì)單質(zhì)氧化物鹽堿0+2+3CoCoOCo3O4Co2+Co(OH)42-Co3+Co(OH)2Co(OH)3兩性酸性條件強(qiáng)氧化性兩性堿性條件有還原性酸性條件強(qiáng)氧化性酸性條件強(qiáng)氧化性CoO+2H+===Co2++H2OCoO+2OH－+2H2O===Co(OH)42-4Co3++H2O===4Co2++O2+4H+5Co3++Mn2++4H2O===5Co2++MnO4－+8H+Co(OH)2+2H+ === Co2++2H2OCo(OH)2+2OH－ === Co(OH)42-4Co(OH)2+O2+2H2O === 4Co(OH)3Co3O4+8H++2Cl－===3Co2++Cl2+4H2O2Co(OH)3+6H++2Cl－===2Co2++Cl2+6H2O鈷及其化合物的性質(zhì)4Ni3++H2O===4Ni2++O2+4H+2NiO(OH)+6H++2Cl－===2Ni2++Cl2+4H2O單質(zhì)氧化物鹽堿0+2+3NiNiONi2+Ni3+Ni(OH)2NiO(OH)強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性弱還原性弱還原性堿性氧化物NiO、Ni(OH)2、NiCl2·6H2O、 NiSO4·7H2O、 Ni(NO3)2·6H2O均為綠色鎳及其化合物的性質(zhì)元素 Fe Co Ni氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4 CoO Co3O4 Co2O3 NiO Ni2O3顏色 黑色 紅棕色 黑色 灰綠色 黑色 棕黑色 暗綠色 黑色Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2OCo2O3+6HCl==2CoCl2+Cl2+3H2ONi2O3+6HCl==2NiCl2+Cl2+3H2OFeCoNiM(Ⅲ)氧化性增強(qiáng)還原性減弱M(Ⅱ)Fe2O3Co2O3Ni2O3氧化性增強(qiáng)鐵系氧化物的性質(zhì)對(duì)比元素 Fe Co Ni氫氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)2 Co(OH)3 Ni(OH)2 Ni(OH)3顏色 白色 紅褐色 粉紅色 棕黑色 淺綠色 黑色FeCoNiM(Ⅲ)氧化性增強(qiáng)還原性減弱M(Ⅱ)Fe(OH)2Co(OH)2Ni(OH)2堿性還原性遞減Fe(OH)3Co(OH)3Ni(OH)3酸性氧化性遞增鐵系氫氧化物的性質(zhì)對(duì)比CoSO4/Co2+CoCO3該加什么沉淀劑？【思考】沉淀 Co(OH)2 CoCO3溶度積常數(shù) 2×10－15 1.4×10－13【思考】0.2 mol/L的CoSO4溶液與0.2 mol/L的Na2CO3溶液等體積混合，判斷生成什么沉淀？(該Na2CO3溶液中c(OH－)≈10－2.5mol/L)參考：?jiǎn)螘院＠蠋煿娞?hào)《雜談丨一節(jié)由沉淀劑選擇引發(fā)的討論課》【思考】0.2 mol/L的CoSO4溶液與0.2 mol/L的Na2CO3溶液等體積混合，判斷生成什么沉淀？(該Na2CO3溶液中c(OH－)≈10－2.5mol/L)【思考】已知0.1 mol/L的NaHCO3溶液，pH≈8.3， c()≈10－3mol/L.與0.2 mol/L的CoSO4溶液混合生成什么沉淀？參考：?jiǎn)螘院＠蠋煿娞?hào)《雜談丨一節(jié)由沉淀劑選擇引發(fā)的討論課》【思考】已知0.1 mol/L的NH4HCO3溶液，pH≈7.8， c()≈3×10－4mol/L.與0.2 mol/L的CoSO4溶液混合生成什么沉淀？參考：?jiǎn)螘院＠蠋煿娞?hào)《雜談丨一節(jié)由沉淀劑選擇引發(fā)的討論課》【思考】已知0.1 mol/L的NaHCO3溶液，pH≈8.3， c()≈10－3mol/L.與0.2 mol/L的CoSO4溶液混合生成什么沉淀？【思考】已知0.1 mol/L的NH4HCO3溶液，pH≈7.8， c()≈3×10－4mol/L.與0.2 mol/L的CoSO4溶液混合生成什么沉淀？參考：?jiǎn)螘院＠蠋煿娞?hào)《雜談丨一節(jié)由沉淀劑選擇引發(fā)的討論課》【思考】已知0.1 mol/L的NaHCO3溶液，pH≈8.3， c()≈10－3mol/L.與0.2 mol/L的CoSO4溶液混合生成什么沉淀？用NH4HCO3溶液代替NaHCO3溶液作為沉淀劑，雖然的離子濃度小了一點(diǎn)，但更大的優(yōu)勢(shì)是在于銨鹽作為雜質(zhì)在后續(xù)工藝中更易除雜。第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑銅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)銅單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不易被O2氧化，加熱時(shí)可被氧化為CuO，在潮濕的空氣中銅可生成銅綠：2Cu＋O2＋CO2＋H2O＝Cu2 (OH)2CO3，銅綠可防止金屬進(jìn)一步被腐蝕。銅綠可以溶解于稀硫酸，離子反應(yīng)方程式為Cu2(OH)2CO3＋4H+＝2Cu2+＋ CO2↑＋3H2O。第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑銅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)銅單質(zhì)不能從非氧化性酸中置換出H2，但當(dāng)有其他氧化劑時(shí)可以發(fā)生反應(yīng)。2Cu+4H++O2===2Cu2++2H2OCu+2H++H2O2===Cu2++ 2H2O第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑銅的+1價(jià)化合物的化學(xué)性質(zhì)銅的+1化合物絕大多數(shù)呈固態(tài)或配合物，Cu(Ⅰ)在溶液中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)。Cu2O：Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2OCuX：均難溶于水，在有X－存在時(shí)加適當(dāng)?shù)倪€原劑還原Cu2+制得CuX。2Cu2++2X－+SO2+2H2O==2CuX+4H++Cu + Cu2+ + 2Cl－==2CuCl2Cu2++4I－===2CuI+I2第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑銅的+2價(jià)化合物的化學(xué)性質(zhì)CuO堿性氧化物，能與酸反應(yīng)Cu(OH)2：難溶于水的弱堿，能溶于鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸。第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑(1)向CuSO4溶液中滴加氨水，生成藍(lán)色沉淀，離子方程式為：Cu2＋＋2NH3·H2O＝2NH4＋＋Cu(OH)2↓(2)向沉淀后的懸濁液中繼續(xù)添加氨水，沉淀溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，離子方程式為：Cu(OH)2＋4NH3＝[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－(3)實(shí)驗(yàn)過程中加入C2H5OH后可觀察到析出深 藍(lán)色[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體，實(shí)驗(yàn)中所加 C2H5OH的作用是降低物質(zhì)的溶解度，加快其析出第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑Cu形成配合物的反應(yīng)：第ⅠB，價(jià)電子排布式：3d104s1，軌道表達(dá)式：Cu4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑銀白色金屬，質(zhì)軟、新鮮斷面具有金屬光澤，純鋅具有延展性，在潮濕的空氣中易氧化成一層致密的薄膜，阻礙進(jìn)一步的腐蝕。用途：鋅在常溫下表面易生成一層致密保護(hù)膜，所以可用于鍍鋅工業(yè)。鋅能和許多有色金屬形成合金，鋅與銅等組成的黃銅。鋅板可制成鋅錳干電池負(fù)極。鋅粉、鋅鋇白、鋅鉻黃可作顏料。1. 鋅單質(zhì)的物理性質(zhì)第ⅡB，價(jià)電子排布式：3d104s2，軌道表達(dá)式：Zn4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑鋅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鋁及其化合物相似① 與空氣中的 H2O、CO2、O2反應(yīng)：4Zn＋2O2＋3＋CO2 ＝ ZnCO3·3Zn(OH)2② 與非金屬單質(zhì)(硫粉、氧氣)反應(yīng)： Zn+S === ZnS③ 與水蒸氣反應(yīng)：Zn ＋ H2O(g) === ZnO＋H2④ 與鹽酸、稀硫酸反應(yīng)：Zn ＋2H+===Zn2+＋H2↑⑤ 與 NaOH溶液反應(yīng)：Zn ＋2OH－===＋H2↑⑥ 與鹽溶液反應(yīng)2. 鋅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)第ⅡB，價(jià)電子排布式：3d104s2，軌道表達(dá)式：Zn4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑鋅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鋁及其化合物相似3. ZnO的化學(xué)性質(zhì)① 與酸反應(yīng)：ZnO + 2H+ === Zn2++ H2O② 與堿反應(yīng)： ZnO ＋2OH－=== ＋ H2O③ 高溫條件下可用碳還原制備金屬鋅：ZnO ＋C===Zn＋CO↑高溫第ⅡB，價(jià)電子排布式：3d104s2，軌道表達(dá)式：Zn4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑4. Zn(OH)2的化學(xué)性質(zhì)① 與酸反應(yīng)： Zn(OH)2 + 2H+ === Zn2++ 2H2O② 與堿反應(yīng)： Zn(OH)2 ＋2OH－=== ＋ 2H2O③ 受熱易分解：Zn(OH)2 ===ZnO + H2O鋅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鋁及其化合物相似第ⅡB，價(jià)電子排布式：3d104s2，軌道表達(dá)式：Zn4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑5. Zn2+的化學(xué)性質(zhì)① 當(dāng)氨水少量時(shí)生成白色沉淀：Zn2+＋ 2NH3·H2O ＝ Zn(OH)2 ↓＋2② 氨水過量時(shí)沉淀溶解：Zn(OH)2＋ 4NH3·H2O === [Zn (NH3)4]2+＋2OH－+ 4H2O鋅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)與鋁及其化合物相似第ⅡB，價(jià)電子排布式：3d104s2，軌道表達(dá)式：Zn4s3d↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑重溫經(jīng)典PART 0303【2024·全國(guó)甲卷】鈷在新能源、新材料領(lǐng)域具有重要用途。某煉鋅廢渣含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價(jià)氧化物及鋅和銅的單質(zhì)。從該廢渣中提取鈷的一種流程如下。注：加沉淀劑使一種金屬離子濃度小于等于10-5mol·L-1，其他金屬離子不沉淀，即認(rèn)為完全分離。已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36，Ksp(ZnS)=2.5×10-22，Ksp(CoS)=4.0×10-21。②以氫氧化物形式沉淀時(shí)，lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的關(guān)系如圖所示。Zn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn的+2價(jià)氧化物及Zn和Cu的單質(zhì)。PbSO4Zn2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe3+、Co2+Fe(OH)3Zn2+Zn2+Co2+（2）“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。（4）“沉錳”步驟中，生成1.0mol MnO2，產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為________。4.0 molZn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn的+2價(jià)氧化物及Zn和Cu的單質(zhì)。PbSO4Zn2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe3+、Co2+Fe(OH)3Zn2+Zn2+Co2+（2）“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。（4）“沉錳”步驟中，生成1.0mol MnO2，產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為________。4.0 mol（5）“沉淀”步驟中，用NaOH調(diào)pH=4，分離出的濾渣是______________。Fe(OH)3Zn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn的+2價(jià)氧化物及Zn和Cu的單質(zhì)。PbSO4Zn2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe3+、Co2+Fe(OH)3Zn2+Zn2+Co2+（2）“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。（4）“沉錳”步驟中，生成1.0mol MnO2，產(chǎn)生H+的物質(zhì)的量為________。4.0 mol（5）“沉淀”步驟中，用NaOH調(diào)pH=4，分離出的濾渣是______________。Fe(OH)3（6）“沉鈷”步驟中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入適量的NaClO氧化Co2+，其反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。Zn、Pb、Cu、Fe、Co、Mn的+2價(jià)氧化物及Zn和Cu的單質(zhì)。PbSO4Zn2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe2+、Co2+、Mn2+Zn2+、Fe3+、Co2+Fe(OH)3Zn2+Zn2+Co2+（7）根據(jù)題中給出的信息，從“沉鈷”后的濾液中回收氫氧化鋅的方法是_____。向?yàn)V液中滴加NaOH溶液，邊加邊攪拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，靜置后過濾、洗滌、干燥【2024·新課標(biāo)卷】鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用。一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣（主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物）中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下： Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物PbSO4Zn2+Co2+Fe2+Fe3+Zn2+Co2+Fe3+Zn2+Co2+Fe(OH)3Zn2+Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物PbSO4Zn2+Co2+Fe2+Fe3+Zn2+Co2+Fe3+Mn2+Zn2+Co2+Mn2+Fe(OH)3K+Zn2+(1) “濾渣1”中金屬元素主要為___。(2)“過濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是______________________。取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑____________檢驗(yàn)_____，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，需補(bǔ)加MnO2。(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為________________________________ 、________________________________________ 。(4)“除鈷液”中主要的鹽有______________（寫化學(xué)式）。Pb將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續(xù)調(diào)pH時(shí)除去Fe元素K3[Fe(CN)6]Fe2+ZnSO4、K2SO43Co2+++7H2O==3Co(OH)3+MnO2+5H+3Mn2++2+2H2O==5MnO2+5H+【2024·河北卷】 V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。以苛化泥為焙燒添加劑從石煤中提取V2O5的工藝，具有釩回收率高、副產(chǎn)物可回收和不產(chǎn)生氣體污染物等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程如下。已知：i石煤是一種含V2O3的礦物，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分為CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ高溫下，苛化泥的主要成分可與Al2O3反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；室溫下，偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]和偏鋁酸鈣均難溶于水。V2O3Al2O3CaOCaCO3、NaOH、Na2CO3Ca(AlO2)2Ca(VO3)2CO2NaAlO2NaVO3NH4VO3V2O3＋O2→V2O5V2O5＋2NaOH→2NaVO3＋H2OV2O5＋Na2CO3→2NaVO3＋CO2V2O5＋CaCO3→Ca(VO3)2＋CO2CaCO3＋Al2O3 →Ca(AlO2)2 +CO2NaOH＋ Al2O3 →NaAlO2＋H2OV2O3Al2O3CaOCaCO3、NaOH、Na2CO3Ca(AlO2)2Ca(VO3)2CO2NaAlO2NaVO3NH4VO3(1)釩原子的價(jià)層電子排布式為 ；焙燒生成的偏釩酸鹽中釩的化合價(jià)為 ，產(chǎn)生的氣體①為 (填化學(xué)式)。3d34s2CO2+5(2)水浸工序得到濾渣①和濾液，濾渣①中含釩成分為偏釩酸鈣，濾液中雜質(zhì)的主要成分為 (填化學(xué)式)。NaAlO2V2O3Al2O3CaOCaCO3、NaOH、Na2CO3Ca(AlO2)2Ca(VO3)2CO2NaAlO2NaVO3NH4VO3(3)在弱堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ；CO2加壓導(dǎo)入鹽浸工序可提高浸出率的原因?yàn)? ；浸取后低濃度的濾液①進(jìn)入(填工序名稱)，可實(shí)現(xiàn)釩元素的充分利用。Ca(VO3)2＋＋OH－→2＋CaCO3＋H2O提高溶液中濃度，促使偏釩酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，釋放離子交換Ksp(NH4VO3)=1.7×10-3V2O3Al2O3CaOCaCO3、NaOH、Na2CO3Ca(AlO2)2Ca(VO3)2CO2NaAlO2NaVO3NH4VO3Ksp(NH4VO3)=1.7×10-3(4)洗脫工序中洗脫液的主要成分為 (填化學(xué)式)。(5)下列不利于沉釩過程的兩種操作為 (填序號(hào))。a．延長(zhǎng)沉釩時(shí)間 b．將溶液調(diào)至堿性 c．?dāng)嚢? d．降低NH4Cl溶液的濃度NaClbd＋R-N(CH3)3Cl→R-N(CH3)3VO3＋Cl－Cl－ ＋R-N(CH3)3Cl→R-N(CH3)3VO3＋2NH4VO3 →2NH3↑＋H2O↑＋V2O5模型建構(gòu)PART 0404構(gòu)建思維模型，兼顧方法模型原料產(chǎn)物原料預(yù)處理核心反應(yīng)凈化分離研磨/霧化煅燒/焙燒酸浸/堿浸水浸……調(diào)節(jié)pH調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)濃度選催化劑三廢處理萃取分液蒸發(fā)結(jié)晶降溫結(jié)晶過濾洗滌操作洗滌液選擇洗滌效果循環(huán)利用控制速率及平衡反應(yīng)原理考查反應(yīng)物選擇方程式書寫預(yù)處理核心反應(yīng)分離提純實(shí)驗(yàn)操作條件控制反應(yīng)原理物質(zhì)性質(zhì)粉碎、焙(灼、煅)燒、浸出(酸、堿、水)、調(diào)pH值、(蒸發(fā))冷卻結(jié)晶、沉淀、蒸餾、離子交換(洗脫)、萃取(反萃取)、電解等濃度、接觸面積、pH值、溫度、試劑類型、試劑用量、溶劑、膜等調(diào)控速率 控制程度(化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡)溶解性、熔沸點(diǎn)、類別通性、氧化(還原)性、熱穩(wěn)定性、可燃性等成本意識(shí)效率意識(shí)環(huán)保意識(shí)構(gòu)建思維模型，兼顧方法模型2、核心反應(yīng)的分析思維模型(1)分析核心非金屬元素化合價(jià)的變化，結(jié)合氧化還原反應(yīng)規(guī)律，推測(cè)發(fā)生的反應(yīng)及所得產(chǎn)物；(2)分析物質(zhì)的類別，從物質(zhì)的通性角度判斷相關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)；(3)注意非金屬及其化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律及應(yīng)用，如強(qiáng)酸制弱酸、難揮發(fā)性酸制揮發(fā)性酸等；(4)注意流程中箭頭的方向，判斷反應(yīng)物、生成物、循環(huán)利用的物質(zhì)等，結(jié)合守恒規(guī)律寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)（離子）方程式等構(gòu)建思維模型，兼顧方法模型M2O3M2O5MO2MO價(jià)態(tài)酸性氧化物及其水化物0+5+2+4+3堿性+1M2O氧化性還原性兼有氧化性與還原性酸性加強(qiáng)堿性加強(qiáng)酸性堿性兩性3、氧化物及水化物性質(zhì)分析思維模型 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第19講 重要的過渡元素及其化合物.docx 第19講 重要的過渡元素及其化合物.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫(kù)
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