1、1钒(V)及其化合物(1)钒单质的性质：银白色金属，熔点高，有延展性，质坚硬，无磁性。具有耐酸性，在空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。(2)钒的氧化物钒能分别以2、3、4、5价与氧结合，形成四种氧化物：VO、V2O3、VO2、V2O5。(3)钒盐钒盐包括偏钒酸盐VO、正钒酸盐VO，如：偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、焦钒酸钠；四价盐(VO2)：硫酸氧钒、草酸氧钒。不同价态的钒离子有不同的颜色：VO颜色为浅黄色或深绿色，VO2颜色为蓝色，V3为绿色，V2为紫色。2铬(Cr)及其化合物(1)铬单质的性质：铬是银白色的金属，难熔(熔点1 800 )，铬是最硬的金属，铬的化学性质很稳定
2、，在常温下，放在空气中或浸在水里不会生锈。(2)铬的化合物Cr2O3性质：绿色颜料，俗称“铬绿”，它是一种两性氧化物，能与酸或浓碱溶液反应。K2Cr2O7(重铬酸钾)性质：橙红色晶体，具有强氧化性，与盐酸反应(加热)制备氯气，K2Cr2O7还可以用来检测司机酒驾。在分析化学中，可以用K2Cr2O7 来测定铁的含量。3锰(Mn)及其化合物(1)锰单质的性质：银白色金属，硬而脆，熔沸点高；在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层，燃烧时生成四氧化三锰；溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。(2)锰的化合物二氧化锰黑色结晶体或无定形粉末。熔点390 ，不溶于水和硝酸，与纯碱和氧化剂共熔，放出二氧化碳而生成高锰酸
3、盐，在535 分解成三氧化二锰和氧气，是强氧化剂。高锰酸钾紫色的结晶固体，溶于水、碱液，微溶于甲醇、丙酮、硫酸。具有强氧化性，在生活、医疗上广泛用作杀菌消毒剂，在实验室中和工业上常用作氧化剂，其还原产物因介质的酸碱性不同而不同。1重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：回答下列问题：(1)步骤的主要反应为FeOCr2O3Na2CO3NaNO3Na2CrO4Fe2O3CO2NaNO2上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的化学计量数之比为_。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_。(2)滤渣1中含量最多的金属元素是_
4、，滤渣2的主要成分是_及含硅杂质。(3)步骤调滤液2的pH使之变_(填“大”或“小”)，原因是_(用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到_(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a80 b60 c40 d10 步骤的反应类型是_。解析：(1)首先标出变价元素的化合价，分析价态变化可知：1 mol FeOCr2O3失去7 mol电子，1 mol NaNO3得到2 mol电子，则由得失电子守恒可知二者化学计量数之比应为27；该步骤中主要反应的反应物中有Na2CO3，而陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融
5、时反应，故不能使用陶瓷容器。(2)步骤的反应产生了不溶于水的Fe2O3，故熔块水浸后滤渣1的主要成分是Fe2O3，则含量最多的金属元素是铁元素；将滤液1调节pH7后，Al3转化为Al(OH)3沉淀而除去，故滤渣2的主要成分是Al(OH)3和含硅杂质。(3)滤液2中的主要成分是Na2CrO4，滤液3中的主要成分应为Na2Cr2O7，则第步调节pH的作用是使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，离子方程式为2CrO2HCr2OH2O，酸性越强越利于Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，故应调节pH使之变小。(4)由溶解度曲线图可知，10 时K2Cr2O7溶解度最小，而Na2Cr2O7、KCl、Na
6、Cl此时溶解度均大于K2Cr2O7，三者均存在于溶液中，故冷却到10 时得到的K2Cr2O7固体最多，该步骤的化学方程式为2KClNa2Cr2O7=2NaClK2Cr2O7，显然该反应为复分解反应。答案：(1)27陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(2)FeAl(OH)3(3)小2CrO2HCr2OH2O(4)d复分解反应2某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2Ksp近似值1017103910341015现用含镍废催化剂制备NiSO47H2O
7、晶体，其流程图如下：回答下列问题：(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为Al2O32OH3H2O =2Al(OH)4，_。(2)“酸浸”所使用的酸为_。(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是_。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，列式计算此时的pH。_。(4)“操作A”为_、过滤、洗涤、干燥，即得产品。(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为_。(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其放电时，正极的电极反应式为_。解析：(1)“碱浸”时除了氧化铝与碱反应外，还会有金属铝与碱反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的
8、离子方程式为2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2。(2)根据流程图可知，最后产物为硫酸盐，所以“酸浸”所使用的酸为稀硫酸(或硫酸、H2SO4)。(3)从图表信息可知，氢氧化亚铁的Ksp较大，而氢氧化铁Ksp相对较小，因此“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是将Fe2氧化为Fe3，易于形成沉淀而除去；然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，c(OH)1034，c平(OH)1011.3 molL1，则c平(H)102.7 molL1，pH2.7。(4)从溶液中得到晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，即得产品。(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反
9、应的离子方程式为2Ni2ClO4OH=2NiOOHClH2O。(6)放电时为原电池，正极发生还原反应，NiOOH被还原为Ni(OH)2，正极的电极反应式为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH。答案：(1)2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(2)稀硫酸(或硫酸、H2SO4)(3)将Fe2氧化为Fe3c(OH)1034，c平(OH)1011.3 molL1，则c平(H)102.7 molL1，pH2.7(4)冷却结晶(5)2Ni2ClO4OH=2NiOOHClH2O(6)NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH3TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。(1)实验
10、室利用反应TiO2(s)CCl4(g)TiCl4(g)CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置示意图如下：有关物质性质如下表：物质熔点/ 沸点/ 其他CCl42376与TiCl4互溶TiCl425136遇潮湿空气产生白雾仪器A的名称是_。装置E中的试剂是_。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、_、加药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：停止通N2熄灭酒精灯冷却至室温。正确的顺序为_(填标号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是_。(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶：FeTiO3(s)2H
11、2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解：TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)简要工艺流程如下：试剂A为_(填化学符号)。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2产率降低，原因是_。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式)。解析：(1)制取TiCl4需要在无水无氧的环境中进行，实验中用N2排出装置内的空气，干燥管A中的试剂是为了除
12、去空气中的O2和水蒸气。E中应盛有浓硫酸，防止空气中的水蒸气进入装置，使TiCl4发生水解，反应前，先组装仪器、检查装置的气密性，再装入药品。反应后，应先熄灭酒精灯，待装置冷却至室温，再停止通入N2。D中的液态混合物为生成的TiCl4和挥发出的CCl4，由表中信息可知，二者互溶，但沸点相差较大，可采取分馏(或蒸馏)的方法予以分离。(2)钛铁矿中含有Fe2O3、SiO2等杂质，用硫酸溶解时，溶液中生成Fe2(SO4)3，则钛液中含有TiOSO4、FeSO4和Fe2(SO4)3，加入试剂A后，结晶、过滤得到的是FeSO47H2O，所以试剂A是铁粉，把Fe3还原为Fe2；由于TiOSO4容易水解，若
13、温度过高，则会有较多的TiOSO4水解为H2TiO3沉淀，过滤后混入FeSO47H2O中，导致TiO2产率降低。先加KSCN溶液无现象，加H2O2后出现红色，说明存在Fe2，经加热后Fe2被氧化为Fe2O3而使产品发黄。答案：(1)干燥管浓硫酸检验装置气密性分馏(或蒸馏)(2)Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀Fe2Fe2O34碱式碳酸钴用做催化剂及制钴盐原料，陶瓷工业着色剂，电子、磁性材料的添加剂。利用以下装置测定碱式碳酸钴Cox(OH)y(CO3)zH2O的化学组成。已知：碱式碳酸钴中钴为2价，受热时可分解生成三种氧化物。请回答下列问题：(1)选用以上装置测定碱式
14、碳酸钴Cox(OH)y(CO3)zH2O的化学组成，其正确的连接顺序为ab_(按气流方向，用小写字母表示)。(2)样品分解完，打开止水夹K，缓缓通入氮气数分钟，通入氮气的目的是_。(3)取碱式碳酸钴样品34.9 g，通过实验测得分解生成的水和二氧化碳的质量分别为3.6 g、8.8 g，则该碱式碳酸钴的化学式为_。(4)某兴趣小组以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl26H2O的一种实验设计流程如下：已知：25 时沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7操作用到的玻璃仪器主要有_；加盐酸调pH
15、为23的目的是_；操作的过程为_、洗涤、干燥。解析：(1)甲装置为分解装置，用戊装置吸收生成的水，用乙装置吸收生成的二氧化碳，用丙装置是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入实验装置影响实验结果。(2)为了保证数据的准确性，通入氮气使产生的气体全部被吸收。(3)生成水的质量为3.6 g，物质的量为0.2 mol，生成CO2的质量为8.8 g，物质的量为0.2 mol，碱式碳酸钴的质量为34.9 g，氧化亚钴的质量为34.9 g3.6 g8.8 g22.5 g，其物质的量为0.3 mol，N(Co)N(H)N(C)0.3(0.22)0.2342，化学式为Co3(OH)2(CO3)2H2O。(4)操作为过滤，用到的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒。加盐酸调pH为23的目的是抑制CoCl2的水解。从溶液中得到CoCl26H2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。答案：(1)jkcd(或dc)e(2)将装置中生成的H2O(g)和CO2全部排入戊、乙装置中(3)Co3(OH)2(CO3)2H2O(4)烧杯、漏斗、玻璃棒抑制CoCl2的水解蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
