1、一.钒及其化合物1、钒副族元素钒副族包括钒、铌、钽三种元素，按V、Nb、Ta顺序稳定性依次增强。2、钒及其化合物（1）钒金属钒容易呈钝态，因此在常温下活泼性较低。块状钒在常温下不与空气、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）中。在高温下，钒与大多数非金属元素反应，并可与熔融苛性碱发生反应。（2）五氧化二钒V2O5可通过加热分解偏钒酸铵或三氯氧化钒的水解而制得：2NH4VO3 V2O5 + 2NH3 + H2O 2VOCl3 + 3H2O = V2O5 + 6HCl 在工业上用氯化焙烧法处理钒铅矿，提取五氧化二钒。V2O5比TiO2具有较强的酸性
2、和较强的氧化性，它主要显酸性，易溶于碱：V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O V2O5是较强的氧化剂：V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O（3）钒酸盐和多钒酸盐钒酸盐有偏钒酸盐MVO3、正钒酸盐M3VO4和多钒酸盐（M4V2O7、M3V3O9）等。例1.（2016课标）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废
3、钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH（ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性（填“酸”、“碱”或“中”）。（5）“流出液”中阳离子最多的是_。（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“
4、煅烧”中发生反应的化学方程式_。【答案】（1）V2O52H=2VO2H2O；SiO2；（2）0.5；（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）碱；（5）K；（6）2NH4VO3V2O5H2O2NH3。（4）根据方程式可知为了提高洗脱效率，反应应该向逆反应方向进行，因此淋洗液应该呈碱性。（5）由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾，则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。（6）根据原子守恒可知偏钒酸铵（NH4VO3）“煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水，发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5H2O2NH3。二.铬及其化合物1、铬副族的基本性质周期系第VIB族包括铬、钼、钨三个元素。它们的最高氧化态按Cr
5、、Mo、W的顺序稳定性增强，而低氧化态的稳定性则相反。 2、铬及其化合物（1）铬铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色Cr2+ 溶液，而后为空气所氧化成绿色的Cr3+ 溶液：Cr + 2HCl = CrCl2 + H2 4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O铬在冷、浓HNO3中钝化。（2）铬(III)的化合物向Cr3+ 溶液中逐滴加入2 moldm3 NaOH，则生成灰绿色Cr(OH)3沉淀。Cr(OH)3具有两性：Cr(OH)3 + 3H+ = Cr3+ + 3H2O Cr(OH)3 +OH= Cr(OH) (亮绿色)（3）铬酸、铬酸盐和重铬酸盐若
6、向黄色CrO溶液中加酸，溶液变为橙色Cr2O（重铬酸根）液；反之，向橙色Cr2O溶液中加碱，又变为CrO黄色液： 2 CrO(黄色) + 2H+ Cr2O(橙色) + H2O K = 1.21014H2CrO4是一个较强酸（= 4.1，= 3.2107），只存在于水溶液中。氯化铬酰CrO2Cl2是血红色液体，遇水易分解：CrO2Cl2 + 2H2O = H2CrO4 + 2HCl常见的难溶铬酸盐有Ag2CrO4（砖红色）、PbCrO4（黄色）、BaCrO4（黄色）和SrCrO4（黄色）等，它们均溶于强酸生成M2+ 和Cr2O。K2Cr2O7是常用的强氧化剂，饱和K2Cr2O7溶液和浓H2SO4
7、混合液用作实验室的洗液。在碱性溶液中将Cr(OH) 氧化为CrO，要比在酸性溶液将Cr3+ 氧化为Cr2O容易得多。而将Cr(VI)转化为Cr(III)，则常在酸性溶液中进行。10（2016北京）K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-（橙色）+H2O2CrO42-（黄色）+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：结合实验，下列说法不正确的是 A中溶液橙色加深，中溶液变黄B中Cr2O72-被C2H5OH还原C对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D若向中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色【答案】D例1.（2016课标）元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH
8、)4(绿色)、Cr2O72(橙红色)、CrO42(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（1）Cr3+与Al3+的化学性质相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_。（2）CrO42和Cr2O72在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)随c(H+)的变化如图所示。用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_。由图可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_。升高温度，溶液中CrO42的平衡
9、转化率减小，则该反应的H_0(填“大于”“小于”或“等于”)。（3）在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl，利用Ag+与CrO42生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl恰好沉淀完全(浓度等于1.0105 molL1)时，溶液中c(Ag+)为_ molL1，此时溶液中c(CrO42)等于_ molL1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.01012和2.01010)。（4）+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O72还原成Cr3+，该反应的离子方程式为_ _。【答案】（1）蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐
10、溶解形成绿色溶液；（2）2CrO42-+2HCr2O72-+H2O； 增大；1.01014 ；小于；（3）2.010-5 ；510-3；（4）Cr2O72+3HSO3 +5H=2Cr3+3SO42+4H2O。【解析】试题分析：（1）根据Cr3+与Al3+的化学性质相似，可知Cr(OH)3是两性氢氧化物，能溶解在强碱NaOH溶液中。向Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，首先发生反应：Cr3+3OH-=Cr(OH)3，产生Cr(OH)3灰蓝色固体，当碱过量时，又会发生反应：Cr(OH)3+OH-= Cr(OH)4，可观察到沉淀消失，溶液变为绿色。故观察到的现象为蓝紫色溶液变浅，同
11、时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；（2）随着H+浓度的增大，CrO42-与溶液中的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：2CrO42-+2HCr2O72-+H2O。根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c(H+)增大，化学平衡2CrO42-+2HCr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42的平衡转化率增大；根据图像可知，在A点时，c(Cr2O72-)=0.25 mol/L，由于开始时c(CrO42)=1.0 mol/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c(CrO42)=0.5 mol/L；H+浓度为1.010-7 mol/L；此时该转化
12、反应的平衡常数为；由于升高温度，溶液中CrO42的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的H0；（3）当溶液中Cl完全沉淀时，即c(Cl-)=1.0105 molL1，根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.01010，可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)c(Cl-)=2.01010(1.0105 molL1)=2.010-5 molL1；则此时溶液中c(CrO42)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.01012(2
13、.010-5 molL1)=510-3molL1；（4） NaHSO3具有还原性，Cr2O72具有氧化性，二者会发生氧化还原反应，根据已知条件，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得二者反应的离子方程式为：Cr2O72+3HSO3 +5H=2Cr3+3SO42+4H2O。例2（2016江苏）（14分）铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72转化为Cr3，其电极反应式为_。（2）在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb
14、2+的去除率，结果如图所示。当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+，其原因是_。当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加，Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是_。（3）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4，其离子方程式为 。纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3+10H+=4Fe2+NH4+3H2O研究发现，若pH偏低将会导致NO3-的去除率下降，其原因是 。相同条件下，纳米铁粉
15、去除不同水样中NO3-的速率有较大差异（见图），产生该差异的可能原因是 。【答案】（1）Cr2O72+6e+14H+=2Cr3+7H2O （2）活性炭对Cu2+和Pb2+有吸附作用铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少 （3）2Fe2+BH4+4OH=2Fe+ B(OH)4+2H2 纳米铁粉与H反应生成H2 Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3的反应（或形成的FeCu原电池增大纳米铁粉去除NO3的反应速率） （3）一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为2Fe2+BH4+4OH=2Fe+ B(OH)4+2H2；纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+ NO3+10H+=4Fe2+NH4+3H2O，若pH偏低，则溶液的酸性增强，会发生反应：Fe+2H+=Fe2+ H2；导致NO3-的去除率下降；根据图像可知，相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异，可能是由于Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3的反应（或形成的FeCu原电池增大纳米铁粉去除NO3的反应速率）。
