新高考化学一轮复习考点讲义第4章第18讲 “V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学一轮复习考点讲义第4章第18讲 “V、Cr、Mn、Co”等过渡金属化合物的制备流程（2份，原卷版+解析版），共7页。试卷主要包含了K2Cr2O7等内容，欢迎下载使用。
考点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：
MnOOHMnO2；
Fe(OH)2Fe2O3；
CC2O4C3O4。
(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。
考点2 锰及其化合物
1．锰单质
在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖，甚至与冷的浓硝酸也形成氧化膜，所以呈化学惰性。
2．锰的化合物
(1)Mn2＋
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2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋7H2O。
在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－===5Cl－＋2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋3H2O。
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。
①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。
②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O。
③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 等氧化为MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，如2MnO2＋4KOH＋O2===2K2MnO4＋2H2O。
④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－。
(3)Mn(Ⅵ)
MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4
①在中性、酸性环境中MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 均发生歧化反应：
3MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H2O===2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋MnO2↓＋4OH－；
3MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H＋===2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋MnO2↓＋2H2O。
②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) 2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2OH－＋H2↑。
(4)KMnO4
热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4 eq \(=====,\s\up7(△)) K2MnO4＋MnO2＋O2↑。
①在酸性介质中，MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。
②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。
③在强碱性溶液中，当MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 过量时，还原产物是MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。
考点3 锌及其化合物的转化
①Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－，
②Zn(OH)2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O，
③ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O，
④ZnO＋2OH－＋H2O===[Zn(OH)4]2－。
考点4 铬的重要化合物
1．铬单质
铬在冷、浓HNO3中钝化，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色的Cr2＋溶液，而后为空气所氧化，变成绿色的Cr3＋溶液：
Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑、
4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O。
2．铬的化合物
(1)铬(Ⅲ)的氧化物——Cr2O3：绿色，具有两性，能与酸、碱反应。
①与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O。
②与碱反应：Cr2O3＋2NaOH eq \(=====,\s\up7(△)) 2NaCrO2＋H2O。
③Cr(Ⅲ)在酸性条件下以Cr3＋存在，碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) )存在。
Cr2O3和Cr(OH)3的转化关系：
④Cr3＋在酸性条件下是稳定的，只能被强氧化剂氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O===3Pb2＋＋Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋2H＋。但在碱性条件下能被氧化成CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ：2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋8H2O。
⑤在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) )可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐(CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )，如：
2CrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2O2＋2OH－===2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋4H2O。
(2)铬(Ⅲ)的氢氧化物——Cr(OH)3：灰绿色，具有两性，既溶于酸，也溶于碱。
①与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O。
②与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－。
(3)铬(Ⅵ)存在形式有多种，分别如下：
其中最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 和CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 存在平衡：2CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (黄色)＋2H＋⇌Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) (橙色)＋H2O。
在酸性溶液中，Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 具有强氧化性，可氧化Cl－、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、I－、Fe2＋等，如氧化浓盐酸生成氯气：Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。
但在碱性溶液中CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的氧化性要弱得多。
考点5 钒的重要化合物
1.钒：常温下不活泼，不与空气、水、苛性碱作用，也不与非氧化性的酸作用，但溶于氢氟酸，也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)。
2.五氧化二钒：具有两性，但以酸性为主，微溶于水，可形成稳定的胶体，有较强的氧化性。
V2O5＋2NaOH===2NaVO3＋H2O；
V2O5＋6HCl===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。
3.VO2＋、VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ：在酸性介质中，VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 具有强氧化性，VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O，2VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。
4.钒酸盐：偏钒酸盐(如NH4VO3)、正钒酸盐(如Na3VO4)等在加热条件下不稳定，如2NH4VO3 eq \(=====,\s\up7(△)) V2O5＋2NH3↑＋H2O。
考点6 钴及其化合物
1．钴(C)
(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
3.钴的氢氧化物
4.C3＋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4C3＋＋2H2O===4C2＋＋4H＋＋O2↑。
【真题挑战】
1.(2024·黑吉辽，16)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为 (填化学式)。
(2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为 。
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成 (填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为 (填标号)。
A.无需控温
B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温
D.不产生废液废渣
(5)“真金不怕火炼”，表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为 。
(6)“沉金”中Zn的作用为 。
(7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2－转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 。
用碱中和HCN可生成 (填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。
2.[2023·新课标卷，27(1)(2)(3)(4)(5)]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 。
(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pH9时，会导致 。
(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