备考2024届高考化学一轮复习强化训练第三章金属及其化合物第5讲铜及其化合物金属的冶炼工艺流程中的过渡金属元素
展开题型1 锌及其化合物的工艺流程题
(1)锌金属单质与F2、Cl2、Br2、S等非金属单质反应与水蒸气反应:[1] Zn+H2O(g)高温ZnO+H2 类似铝,既能与酸反应,又能与强碱反应与非氧化性酸反应,如Zn+2HClZnCl2+H2↑与强碱反应,如Zn+2NaOH+2H2ONa2[Zn(OH)4]+H2↑
(2)ZnO:两性氧化物,可溶于酸,如ZnO+2HCl[2] ZnCl2+H2O ;可溶于强碱,如ZnO+2NaOH+H2O[3] Na2[Zn(OH)4] 。
(3)Zn(OH)2:两性氢氧化物,可溶于酸,如Zn(OH)2+2HCl[4] ZnCl2+2H2O ;可溶于强碱,如Zn(OH)2+2NaOH[5] Na2[Zn(OH)4] 。
注意 因Zn2+可形成配合物,故Zn(OH)2能溶于浓氨水,Zn(OH)2+4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
1.判断正误。
(1)[2022浙江]电解ZnSO4溶液可以得到Zn。( √ )
(2)[2021浙江]锌溶于氢氧化钠溶液:Zn+2OH-+2H2O[Zn(OH)4]2-+H2↑。( √ )
2.[2022全国甲改编]菱锌矿(主要成分为ZnCO3)焙烧生成氧化锌的化学方程式为 ZnCO3焙烧ZnO+CO2↑ 。
3.[2021江苏]400 ℃时,将一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。
(1)硫化过程中,ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS,其化学方程式为 ZnFe2O4+3H2S+H2400°CZnS+2FeS+4H2O 。
(2)硫化一段时间后,出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应,反应前后ZnS的质量不变,该反应过程可描述为 ZnS+CO2ZnO+COS、ZnO+H2SZnS+H2O 。
题型2 银及其化合物的工艺流程题
注意 Ag+与卤素离子(F-除外)、S2-反应生成不同颜色的沉淀,故AgNO3可用于检验卤素离子和S2-。
1.判断正误。
(1)[2022福建改编]可用盐酸处理银镜反应后试管内壁的金属银。( ✕ )
(2)[2022浙江]向氨水中滴入少量硝酸银溶液:Ag++2NH3·H2OAg(NH3)2++2H2O。( √ )
(3)[2021湖北]向硝酸银溶液中滴加少量碘化钾溶液:Ag++I-AgI↓。( √ )
2.[2021全国甲改编]已知:净化除氯后含I-海水,加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为 2AgI+Fe2Ag+Fe2++2I- ,生成的沉淀与硝酸反应,生成 AgNO3 后可循环使用。
3.[2021北京改编]将0.010 0 ml·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 ml·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合,产生灰黑色沉淀,溶液呈黄色。取灰黑色沉淀,加入浓硝酸,证实沉淀为Ag。现象是 灰黑色沉淀溶解,产生红棕色气体 。
4.[江苏高考改编]AgCl溶于氨水生成络合物的离子方程式为 AgCl+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O ;NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2↑ 。
题型3 钴、镍及其化合物的工艺流程题
钴和镍都是较稳定的金属,常温下在空气中能稳定存在,加热条件下可生成CO、NiO。常见化合价为0、+2、+3。
1.判断正误。
(1)[2021广东改编]钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。酸性条件下电解CCl2溶液制备金属钴的电解总反应为2C2++2H2O电解2C+O2↑+4H+。( √ )
(2) [天津高考]无水CCl2呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水。( √ )
2.[全国Ⅲ高考改编]硫酸镍(NiSO4)在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+
Cl-+H2O 。
3.[天津高考]C(OH)3与盐酸反应有黄绿色气体生成,写出反应的离子方程式: 2C(OH)3+6H++2Cl-Cl2↑+2C2++6H2O 。
4.[天津高考改编]工业上选用H2SO4和HNO3的混酸与Ni反应制备NiSO4的化学方程式为 3Ni+3H2SO4+2HNO33NiSO4+2NO↑+4H2O(或Ni+H2SO4+2HNO3NiSO4+2NO2↑+2H2O) 。
5.[全国Ⅲ高考改编]向含有Zn2+和Ni2+的溶液中加入Na2S,以除去Zn2+和Ni2+,生成的沉淀为 ZnS、NiS 。
题型4 钛、钒、铬、锰及其化合物的工艺流程题
(1)钛及其化合物
(2)钒及其化合物
钒及其化合物金属单质V常温下不活泼,不能与除HF以外的非氧化性酸及碱发生作用,能溶于浓硫酸、硝酸等氧化性酸溶液中氧化物V2O5两性氧化物,以酸性为主V2O5+6NaOH2Na3VO4+3H2OV2O5+H2SO4(VO2)2SO4+H2OV的化合价为+5,具有强氧化性V2O5+6HCl(浓)2VOCl2+Cl2↑+3H2OVO2+、VO2+在酸性介质中,VO2+具有强氧化性,VO2++Fe2++2H+VO2++Fe3++H2O偏钒酸盐NH4VO3在加热条件下不稳定:2NH4VO3△V2O5+2NH3↑+H2O
(3)铬及其化合物
铬及其化合物
金属单质Cr加热时能与O2反应生成Cr2O3氧化物Cr2O3两性氧化物,Cr2O3+6H+2Cr3++3H2O,Cr2O3+2OH-2CrO2-+H2O两性氢氧化物,Cr(OH)3+3H+Cr3++3H2O,Cr(OH)3+氢氧化物Cr(OH)3OH-CrO2-+2H2O铬酸盐(CrO42-)和重铬酸盐(Cr2O72-)相互转化:2CrO42-(黄色)+2H+⇌Cr2O72-(橙色)+H2OCr均为+6价,具有强氧化性:5H++Cr2O72-+3HSO3-2Cr3++3SO42-+4H2O,2CrO42-+16H++6Cl-2Cr3++3Cl2↑+8H2O
(4)锰及其化合物
锰及其化合物
金属单质Mn加热时与O2反应生成Mn3O4Mn的活动性在Al与Zn之间,与非氧化性酸反应生成H2:Mn+2H+Mn2++H2↑氧化物MnO2Mn为+4价,在酸性条件下具有较强氧化性,如MnO2+4H++2Cl-△Mn2++Cl2↑+2H2O氢氧化锰Mn(OH)2极易被氧化,如与O2反应:2Mn(OH)2+O22MnO(OH)2KMnO4与K2MnO4(1)可相互转化,2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑,2K2MnO4+2H2O电解2KMnO4+2KOH+H2↑(2)KMnO4具有强氧化性,如2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O、2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O,酸性条件下还能与I-、SO2、SO32-、Fe2+等反应(3)MnO4-在不同介质中的还原产物不同,酸性条件下还原产物为Mn2+,中性条件下还原产物为MnO2,碱性条件下还原产物为MnO42-
1.判断正误。
(1)[2022全国甲改编]向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸,黄色变为橙红色,说明增大氢离子浓度,转化平衡向生成Cr2O72-的方向移动。( √ )
(2)[2021湖北改编]Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。CrO3的生成反应为Cr2O72-+2H+2CrO3↓+H2O。( √ )
2.[2022广东]催化剂Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加热分解制备,反应同时生成无污染气体。完成化学方程式:(NH4)2Cr2O7△Cr2O3+ N2↑ + 4H2O 。
3.[2021全国乙]将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀,该反应的离子方程式是 TiO2++(x+1)H2O△TiO2·xH2O↓+2H+ 。
4.[2021海南]CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于制备CH3I,反应前后锰的配位数不变,CH3Mn(CO)5与I2反应的化学方程式为 CH3Mn(CO)5+I2CH3I+MnI(CO)5 。
5.[2021江苏改编]将一定量软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)与Na2SO3溶液配成悬浊液,加入到三颈瓶中,70 ℃下通过滴液漏斗缓慢滴加H2SO4溶液,充分反应,过滤。MnO2转化为Mn2+的离子方程式为 MnO2+SO32-+2H+Mn2++SO42-+H2O 。
6.[2021江苏]在搅拌下向100 mL 1 ml·L-1 MnSO4溶液中缓慢滴加1 ml·L-1 NH4HCO3溶液,过滤、洗涤、干燥,得到MnCO3固体。需加入NH4HCO3溶液的体积约为 200 mL 。
7.[全国Ⅲ高考改编]一种高性能的碱性硼化钒(VB2)-空气电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-,则在VB2电极发生的电极反应为 VB2+16OH--11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O 。
点拨 6.发生反应MnSO4+2NH4HCO3(NH4)2SO4+MnCO3↓+CO2↑+H2O,注意反应不生成NH4HSO4,否则溶液中存在大量H+,MnCO3不能稳定存在。分析
物质
性质
0价银,具有弱还原性
银(Ag)
①与氧气反应
a.高温下与纯氧反应:4Ag+O2高温2Ag2O;
b.常温下,银材质物品容易变黑:4Ag+2H2S+O2[6] 2Ag2S+2H2O 。
②与氧化性酸反应:2Ag+2H2SO4(浓)△[7] Ag2SO4+SO2↑+2H2O 、3Ag+4HNO3(稀)[8] 3AgNO3+NO↑+2H2O
+1价银,具有氧化性,易形成配合物
氧化银
(Ag2O)
①不稳定,受热易分解;②溶于H2O2溶液:Ag2O+H2O22Ag+O2↑+H2O;③溶于浓氨水:Ag2O+4NH3·H2O[9] 2[Ag(NH3)2]OH+3H2O
+1价银,具有氧化性,易形成配合物
氢氧化银
(AgOH)
①不稳定:2AgOH[10] Ag2O+H2O ;②溶于浓氨水:AgOH+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]OH+2H2O
硝酸银
(AgNO3)
①不稳定:2AgNO3光照2Ag+O2↑+2NO2↑;②与氨水反应:2AgNO3+2NH3·H2O(少量)Ag2O↓+H2O+2NH4NO3、AgNO3+3NH3·H2O(过量)[Ag(NH3)2]OH+2H2O+NH4NO3;③与还原剂反应:如N2H4+4AgNO3 4Ag↓+N2↑+4HNO3
[Ag(NH3)2]OH
银氨溶液与含醛基的物质在碱性条件下加热发生银镜反应:
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OH△CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
+2价的C和Ni
+3价的C和Ni
性质
中间价态,具有氧化性和还原性
具有强氧化性
对
应
物
质
氧化物
主要表现氧化性,CO在一定条件下可被H2、C或CO还原成单质钴
酸性环境中发生反应:C2O3+6HCl2CCl2+Cl2↑+3H2O、Ni2O3+6HCl2NiCl2+Cl2↑+3H2O
氢氧
化物
表现还原性:
①C(OH)2在空气中被缓慢地氧化为棕褐色的C(OH)3。
②Ni(OH)2在空气中较稳定,可采用强氧化剂在碱性条件下将其氧化
酸性溶液中被还原,如在盐酸中:2C(OH)3+6HCl2CCl2+Cl2↑+6H2O、2NiOOH+6HCl2NiCl2+Cl2↑+4H2O;在H2SO3溶液中:2C(OH)3+H2SO3+2H+2C2++SO42-+5H2O、2NiOOH+H2SO3+2H+2Ni2++SO42-+3H2O
元素
22Ti
23V
24Cr
25Mn
位置
第四周期第ⅣB族
第四周期第ⅤB族
第四周期第ⅥB族
第四周期第ⅦB族
常见化合价
+3、+4
+3、+4、+5
+3、+6
+2、+4、+7
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