2022届高三化学高考备考一轮复习工艺流程热点金属课件PPT

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1、①存在绿硫钒矿 VS4
2、物理性质：钒呈银白色，熔点比 Ti 高。 钒纯净时延展性好，不纯时硬而脆。
3、金属钒可以吸收氢，并生成多种组成的氢化物，如 V2H，V3H2，VH。钒的氢化物为灰黑色物质，仍保持金属外观。
金属钒吸氢后晶格膨胀，随着吸氢量的不同其密度比金属钒减小 6~10%。 金属钒吸氢后变脆变硬。
钒的氢化物在真空中加热到600 ~ 700℃ 将发生分解，随着氢的释出，钒的硬度降低，并恢复原有的延展性。
钢中加 0.1％ ~ 0.2 % 的钒，韧性、强度、延展性及抗冲击力均加强。
2、非氧化性酸不能与钒作用，碱也不能与钒作用。
1、块状的钒可以抵抗空气的氧化和海水的腐蚀。
3、高温下钒的活性很高。 钒与氧气共热，温度高时得砖红色的 V2O5
4、 与卤素共热时， 可以得到无色液体 VF5，红色液体 VCl4，黑绿色固体 VBr3，如
6、钒可以溶于浓硫酸和硝酸中
5、钒可以与熔融的强碱反应。
①V2O5 为砖红色固体，无臭、无味、有毒，是钒酸 H3VO4 及偏钒酸 HVO3 的酸酐。
二、 钒的化合物
② 除通过单质高温合成外，加热偏钒酸铵可得 V2O5
③ 黄色三氯氧钒水解也可得 V2O5
2 VOCl3 + 3 H2O = V2O5 + 6 HCl
V2O5 + 6 NaOH = 2 Na3VO4 + 3 H2O
V2O5 + 6 HCl =2 VOCl3 + 3 H2O
④ 两性氧化物 V2O5 在 H2O 中溶解度很小。但在酸中、碱中都可溶。
⑤ V2O5 中的 V（V）有较强的氧化性。可将较浓盐酸氧化成氯气。
V2O5 + 6 HCl = 2 VOCl2 + Cl2 + 3 H2O
可以认为先生成 VOCl3，之后 VOCl3 分解放出 Cl2。
⑥在强酸中，V（V） 以 VO3+ 形式存在 或以 VO2+ 形式存在， V（IV） 以 VO2+ 形式存在
V2O5 在氢气流中加热，将被还原成 V2O3
V2O5 + 2 H2 = 2 V2O3 + 2 H2O
若与高压氢气在高温下作用， 其将被还原成单质钒。
⑦VSO4 中的 V（II）可以被 KMnO4 氧化成 V（III）
⑧VO2 溶于硝酸中即被氧化成 V2O5
2 VO2 + 2 HNO3 =V2O5 + 2 NO2 + H2O
VO2 也可被 MnO2 氧化成 V2O5
上面涉及的几种钒的氧化物，除V2O5 在水中尚有一定的溶解度之外，其余均为难溶物质。而且除 V2O5 为砖红色之外，其余均以黑色调为主。
⑨V（V）的过氧化物
V2O5 溶于 H2O2，可直接得到过氧偏钒酸。
V2O5 + 2 H2O2 = 2 HVO4 + H2O
碱金属的偏钒酸盐溶于H2O2，可生成碱金属的过氧偏钒酸盐，如 KVO4。
KVO4 在稀的水溶液中发生水解，放出 H2O2。
KVO4 + H2O = KVO3 + H2O2
2 H3VO4 + H2S + 4 H+ = 2 VO2+ + 6 H2O + S↓
2 H3VO4 + HCOOH + 4 H+ =2 VO2+ + CO2↑ + 6 H2O
三、 各种氧化态的钒离子
钒有几种不同价态的离子，各有特征颜色。
紫色的 V2+绿色的 V3+蓝色的 VO2+黄色的 VO2+
氢碘酸可以将正钒酸盐的盐酸溶液还原至绿色的 +3 氧化数的三氯化钒：
H3VO4 + 2 HI + 3 HCl = VCl3 + 4 H2O + I2↓
锌、 铝 等活泼金属可以还原正钒（V）的酸性溶液，经蓝色的 +4价、绿色的 +3 氧化态，最后得到紫色的为 +2 的钒离子。
2 VO2+ + 3 Zn + 8 H+= 2 V2+ + 3 Zn2+ + 4 H2O
5 V2+ + MnO4－ + 8 H+ =5 V3+ + Mn2+ + 4 H2O
5 V3+ + MnO4－ + H2O = 5 VO2+ + Mn2+ + 2 H+
5 VO2+ + MnO4－ + H2O =5 VO2+ + Mn2+ + 2 H+
用 KMnO4 溶液滴定 V2+ 体系由 V2+ 的紫色，到 V3+ 的绿色，到 VO2+ 的蓝色，最后到 VO2+ 的黄色。
1、尽管自然界存在绿硫钒矿，钒铅矿等，但是钒的主要来源却是钢铁冶炼过程的副产物。在炼钢的残渣中，以 V2O3 形式存在的钒与 FeO 结合在一起形成一种稳定的结构 FeO ∙ V2O3。 向含有钒的残渣中加入熔剂 NaCl，进行氧化焙烧
4 FeO ∙V2O3 + 5 O2 = 4 V2O5 + 2 Fe2O3
2 V2O5 + 4 NaCl + O2 =4 NaVO3 + 2 Cl2
2、若使用 Na2CO3 熔剂，则基本反应为
V2O3 + Na2CO3 + O2 = 2 NaVO3 + 2 CO2
从产物中将可溶性的 NaVO3 用水浸出，加酸调 pH 至 2 ～ 3，沉淀出所谓“红饼”，即多钒酸盐。
将其在 700 ℃ 下熔化，可得黑色的工业级的 V2O5。
进一步还原即可得到金属单质。用 Fe 在高温下还原 V2O5 制取金属钒。
若选用碳作还原剂，有可能生成难于处理的化合物 VC。若选用硅铁合金作还原剂，体系中需要加入石灰以便与二氧化硅形成硅酸钙熔渣除掉。
Zn及其化合物性质1.锌①在一定温度下Zn可以与F2、Cl2、Br2、S等单质反应生成相应的化合物,红热的Zn能与水蒸气反应:Zn+H2O(g) ZnO+H2。在潮湿的空气中锌表面形成一层白色致密的碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]薄膜,它可阻止锌被继续氧化。(2)Zn的性质类似于金属铝,可与非氧化性酸反应制备H2;也可与强碱反应:Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑。
ZnO和Zn(OH)2(1)ZnO:俗称锌白,难溶于水,是两性氧化物,可溶于酸和强碱,如ZnO+2HClZnCl2+H2O、ZnO+2NaOH Na2ZnO2+H2O。(2)Zn(OH)2是两性氢氧化物,既可溶于酸,又可溶于碱:Zn(OH)2+2H+Zn2++2H2O、Zn(OH)2+2NaOH Na2ZnO2+2H2O。Zn(OH)2的化学性质类似于Al(OH)3,但Al(OH)3不溶于氨水,而Zn(OH)2可溶于氨水:Zn(OH)2+4NH3·H2O [Zn(NH3)4]2++2OH-+4H2O。Zn(OH)2不稳定,受热易分解:Zn(OH)2 ZnO+H2O。
3.锌盐偏锌酸钠1、组成：化学式：Na2ZnO2，物理性质：白色固体，易溶于水。2、化学性质：盐，水溶液呈碱性：（1）偏锌酸钠溶于水： Na2ZnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2NaOH（2）偏锌酸钠溶液滴加少量的盐酸： Na2ZnO2＋2HCl=Zn(OH)2↓＋2NaCl（3）偏锌酸钠溶液滴加过量的盐酸： Na2ZnO2＋4HCl===ZnCl2↓＋2NaCl＋2H2O（4）偏锌酸钠溶液通入少量二氧化碳气体：Na2ZnO2＋CO2＋H2O===Zn(OH)2↓＋Na2CO3（5）偏锌酸钠溶液通入过量二氧化碳气体：Na2ZnO2＋2CO2＋2H2O===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3（6）偏锌酸钠溶液和硫酸锌溶液混合：ZnSO4＋Na2ZnO2＋2H2O===2Zn(OH)2↓＋Na2SO4
下列为从铜转炉烟灰[主要含有ZnO，还有少量的Fe(Ⅱ)、Pb、Cu、As等元素]制取活性氧化锌的流程。
已知：①活性炭主要吸附有机质；②25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10–38；③氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在；④部分金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH：
请回答以下问题：（1）“浸取”时，ZnO发生反应的离子方程式为___________。（2）浸取温度为50℃，反应时间为1h时，测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图，则氯化铵的适宜浓度范围为___________ml×L-1。
NH4Cl浓度对烟灰浸出率的影响
（3）加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，写出除铁步骤的离子方程式：___________，常温下此时体系中Fe3+残留最大浓度为___________ml×L-1。（4）“滤渣Ⅲ”的成分为___________(填化学式)。（5）“沉锌”反应的离子方程式为___________，此过程中可以循环利用的副产品是___________(填化学式)。（6）取m g活性氧化锌样品配成待测液，加入指示剂3～4滴，再加入适量六亚甲基四胺，用a ml·L-1EDTA标准液进行滴定，消耗标准液V mL。已知：与1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 ml×L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，则样品中氧化锌的质量分数为___________(用代数式表示)。
1.银(1)常温下在空气中能稳定存在,但在纯氧中高温加热可生成Ag2O,4Ag+O2 2Ag2O（2）常温下,银制品久置变黑原理:4Ag+2H2S+O2 2Ag2S+2H2O。(3)与氧化性酸反应:2Ag+2H2SO4(浓) Ag2SO4+SO2↑+2H2O、Ag+2HNO3(浓) AgNO3+NO2↑+H2O、3Ag+4HNO3(稀) 3AgNO3+NO↑+2H2O。
（4）. 银元素在自然界中主要以游离态和硫化物形式存在， 其冶炼时都是先用氰化物浸泡：然后用锌或铝还原：
【答案】（1）ZnO+2NH4++2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O （2） 2～4 （3） MnO4-+3Fe2++7H2O=MnO2+3Fe(OH)3↓+5H+ 4.0×10-8 （4） Cu、Zn （5） 2Zn2++4HCO3-=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O NH4Cl （6）
【解析】铜转炉烟灰加入氯化铵、氨水浸取，除烟灰中的Pb；滤液中加入氯化铁生成固体FeAsO4除As；滤液中加高锰酸钾、硫酸，调节pH=4~4.5生成氢氧化铁沉淀除铁；滤液加过量的锌置换出单质铜除去铜元素；滤液中加入碳酸氢铵生成Zn2(OH)2CO3沉淀，煅烧Zn2(OH)2CO3生成活性氧化锌。（1） 氨体系环境中锌元素以[Zn(NH3)4]2+形式存在，“浸取”时，ZnO与氯化铵、氨水反应生成[Zn(NH3)4]Cl2和水，发生反应的离子方程式为ZnO+2NH4++2NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++3H2O；（2）由图示可知，氯化铵浓度为2~4时，Pb的浸出率低、Zn的浸出率很大，所以氯化铵适宜浓度范围为2~4ml×L-1； （3）加入适量KMnO4溶液的目的是除去铁元素的同时溶液中不会有明显的锰元素残留，说明还原产物是MnO2、氧化产物是Fe(OH)3，除铁步骤的离子方程式是MnO4-+3Fe2++7H2O=MnO2+3Fe(OH)3↓+5H+；常温下，除铁时溶液的pH=4，c(OH-)=10-10 ml×L-1， Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10–38，此时体系中Fe3+残留最大浓度为 ml×L-1；（4）根据流程图，可知，加入试剂a的目的是除铜，a是过量的锌，锌把溶液中的铜置换出来，“滤渣Ⅲ”的成分为Cu、Zn； （5）根据流程图，“沉锌”过程是溶液中的氯化锌和碳酸氢铵反应生成氯化铵、Zn2(OH)2CO3和CO2，反应的离子方程式为2Zn2++4HCO3-=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O，此过程中可以循环利用的副产品是NH4Cl；（6） 1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 ml×L-1]相当的以克表示的氧化锌质量为0.08139，反应消耗a ml·L-1EDTA标准液V mL，则mg样品中氧化锌的质量为0.08139×aVg，氧化锌的质量分数为 %。
1.银(1)银器表面变暗，主要是由于生成了Ag2S所致，为使其表面恢复光泽，可将其放入盛食盐水的铝盆中，发生原电池反应：负极（铝）：2Al-6e-=2Al3+正极（Ag-Ag2S）：Ag2S+2e-=2Ag+S2-3S2-+2Al3++6H2O=2Al(OH)3+3H2S总反应：2Al+3Ag2S+6H2O=2Al(OH)3+3H2S+6Ag　
2.Ag2O与AgOH氧化银棕黑色粉末,不稳定，易溶于稀硝酸和氨水等，在空气中能吸收CO2;能和某些有毒气体反应,因此常用于防毒面具中，可溶解在H2O2溶液中。2Ag2O 4Ag+O2 ↑Ag2O+4NH3·H2O 2[Ag(NH3)2]OH+3H2O2Ag2O+2Cl2 4AgCl+O2Ag2O+CO 2Ag+CO2;Ag2O+H2O2 2Ag+O2↑+H2O。
3.AgNO3与[Ag(NH3)2]OH(1)AgNO3:用于卤素离子、S2-等的检验,生成沉淀;不稳定,见光易解,2AgNO3 2Ag+O2↑+2NO2↑。(2)AgNO3能与氨水反应:2AgNO3+2NH3·H2O(少量) Ag2O↓+H2O+2NH4NO3,AgNO3+3NH3·H2O(过量) [Ag(NH3)2]OH+NH4NO3+2H2O。(3)AgNO3能被肼(N2H4)、亚磷酸等还原成金属银:N2H4+4AgNO3 4Ag↓+N2↑+4HNO3、H3PO3+2AgNO3+H2O 2Ag↓+H3PO4+2HNO3。