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第 30 讲 陌生过渡金属及其化合物的制备流程分析
[复习目标] 1.了解常考过渡金属及其重要化合物。2.能依据信息及化合价解答陌生过渡金
属及其化合物制备流程中的有关问题。
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 KMnO 、KCr O 、
4 2 2 7
KFeO 等，均能将浓盐酸氧化成Cl。
2 4 2
(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：
MnOOH――――→MnO ；Fe(OH) ――――→Fe O；CoC O――――→Co O。
2 2 2 3 2 4 3 4
(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) 、Mn(OH) 、
2 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)、Cu S(黑)、FeS(金黄)。
2 2
工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属生成氢氧化物沉淀或生成难溶硫化物分
离除去。
2．过渡金属易形成配合物
(1)金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，
黄)、Cr3＋(aq，绿)。
(2)容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH )]2＋、[Ag(NH)]＋、[Fe(SCN) ]3－、
3 4 3 2 6
[Cr(NH )(H O) Cl]2＋。
3 3 2 2
(3)向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如
CuSO (aq)[或AgNO(aq)]――→Cu(OH) (s)[或AgOH(s)]――→[Cu(NH )]2＋{或[Ag(NH)]＋}。
4 3 2 3 4 3 2
3．锌及其化合物的转化
①Zn(OH) ＋2OH－===[Zn(OH) ]2－，
2 4
②Zn(OH) ＋2H＋===Zn2＋＋2HO，
2 2
③ZnO＋2H＋===Zn2＋＋HO，
2
④ZnO＋2OH－＋HO===[Zn(OH) ]2－。
2 4
4．铬的重要化合物
(1)Cr O 和Cr(OH) 显两性，其转化关系如下：Cr3＋Cr(OH) [Cr(OH) ]－。
2 3 3 3 4
反应的离子方程式：
①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH) ↓；
3
②Cr(OH) ＋OH－===[Cr(OH) ]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH) ]－；
3 4 4③[Cr(OH) ]－＋H＋===Cr(OH) ↓＋HO；
4 3 2
④Cr(OH) ＋3H＋===Cr3＋＋3HO，[Cr(OH) ]－＋4H＋===Cr3＋＋4HO。
3 2 4 2
(2)铬(Ⅵ)最重要的化合物是KCr O，在水溶液中Cr O和CrO存在下列平衡：
2 2 7 2
2CrO(黄色)＋2H＋Cr O(橙红色)＋HO。
2 2
5．钒的重要化合物
(1)五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如：
VO＋6NaOH===2NaVO ＋3HO；
2 5 3 4 2
VO＋6HCl===2VOCl ＋Cl↑＋3HO。
2 5 2 2 2
(2)VO2＋、VO：在酸性介质中，VO具有强氧化性，如：
VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋HO，
2
2VO＋HC O＋2H＋===2VO2＋＋2CO↑＋2HO。
2 2 4 2 2
6．钴的配合物
(1)Co(Ⅱ)与HO、Cl－配合的平衡转化
2
[Co(H O) ]2＋[CoCl ]2－
2 6 4
粉红色 蓝色
(2)Co(Ⅱ)的配合物具有较强的还原性
Co2＋＋6NH ―→[Co(NH )]2＋――→[Co(NH )]3＋
3 3 6 3 6
1．(2023·湖南衡阳校联考三模)锌是一种浅灰色的过渡金属。在现代工业中，是电池制造中
不可替代且相当重要的金属，以菱锌矿(主要成分为 ZnCO 、ZnO，含有少量 SiO 和
3 2
NaSiO)制备锌单质的流程如图所示：
2 3
下列说法错误的是( )
A．SO的空间结构为正四面体形
B．滤渣的主要成分为SiO 和HSiO
2 2 3
C．“沉淀”步骤中，消耗CO 的物质的量与消耗Na[Zn(OH) ]的物质的量之比为1∶1
2 2 4
D．“热还原”过程发生了置换反应
2．(2024·长沙模拟)以黄铁矿(主要成分是FeS ，含少量SiO)和软锰矿(主要成分是MnO ，
2 2 2
含少量Fe O、Al O)为原料制备MnSO ·H O的工艺流程如图。下列说法正确的是( )
2 3 2 3 4 2A．酸浸和沉锰操作均应在较高温度下进行
B．滤渣1的成分中含有S和SiO
2
C．调pH的目的只为除去溶液中的Fe3＋
D．沉锰操作中主要反应的离子方程式是 2HCO＋Mn2＋===MnCO ↓ ＋CO ↑＋HO
3 2 2
3．钒元素在酸性溶液中有多种存在形式，其中VO2＋为蓝色，VO为淡黄色，VO具有较强
的氧化性，Fe2＋、SO等能把VO还原为VO2＋。向VOSO 溶液中滴加酸性KMnO 溶液，溶
4 4
液颜色由蓝色变为淡黄色。下列说法不正确的是( )
A．在酸性溶液中氧化性：MnO>VO
B．FeI 溶液与足量酸性(VO )SO 溶液发生反应的离子方程式：Fe2＋＋VO＋2H＋===Fe3＋＋
2 2 2 4
VO2＋＋HO
2
C．向 VOSO 溶液中滴加酸性 KMnO 溶液反应的化学方程式为 10VOSO ＋2HO＋
4 4 4 2
2KMnO ===5(VO )SO ＋2MnSO ＋2HSO ＋KSO
4 2 2 4 4 2 4 2 4
D．向含1 mol VO的酸性溶液中滴加1.25 mol FeSO 的溶液完全反应，转移电子为1 mol
4
4．[2019·全国卷Ⅲ，26(1)(2)(3)(4)(5)]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工
业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如
图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
0
金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋ Ni2＋
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
。
(2)“氧化”中添加适量的MnO 的作用是___________________________________________
2
_______________________________________________________________________________
。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF 沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原
2
因 是
_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
5．(2023·江西新余统考二模)铬(Cr)广泛应用于冶金、化工、航天等领域。工业上以铬铁矿
(主要成分为FeCr O，含有少量Al O)为原料制备金属铬的工艺流程如图所示：
2 4 2 3
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可以采取的措施为_____________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(2)亚铬酸亚铁(FeCrO)中Cr的化合价为________，“焙烧”中FeCr O 反应的化学方程式
2 4 2 4
为______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(3)“酸化”中反应的离子方程式为_________________________________________________
_______________________________________________________________________________
，
已知：“酸化”后溶液中c(CrO)＝1.6×10－3mol·L－1，c(CrO)＝2×10－8mol·L－1。则该温度
2
下该反应的平衡常数为______。
(4)“沉铝”需控制pH＝6～10的原因为____________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(5)以铬酸钾(K CrO)为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图。
2 4测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比()为a，则此时铬酸钾的转化率为
______。
6．(2023·广西南宁三中校考二模)[Co(NH )]Cl (三氯化六氨合钴)是合成其他含钴配合物的重
3 6 3
要原料，实验室中可由金属钴及其他原料制备[Co(NH )]Cl 。
3 6 3
(一)CoCl 的制备
2
CoCl 易潮解，可用金属钴与氯气反应制备CoCl 。实验中利用下列装置进行制备。
2 2
(1)装置A中发生反应的离子方程式为______________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(2)按图中A→E的顺序组合装置制备CoCl ，E为盛装有__________(填试剂名称)的干燥管，
2
其作用为________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
。
(3)该实验需配制12 mol·L－1的浓盐酸250 mL，需要用到的玻璃仪器是烧杯、量筒、玻璃棒、
________________和__________，若配制过程中未恢复室温即转移液体进行后续操作，则所
配溶液实际浓度______(填“大于”或“小于”)12 mol·L－1。
(二)[Co(NH )]Cl 的制备
3 6 3
步骤如下：
Ⅰ.在100 mL锥形瓶内加入4.5 g研细的CoCl 、3 g NH Cl和5 mL水，加热溶解后加入0.3 g
2 4
活性炭作催化剂。
Ⅱ.冷却后，加入浓氨水混合均匀。控制温度在10 ℃以下并缓慢加入10 mL H O 溶液。
2 2Ⅲ.在60 ℃下反应一段时间后，经过一系列操作后，过滤、洗涤、干燥得到[Co(NH )]Cl 晶
3 6 3
体。
已知：不同温度下[Co(NH )]Cl 在水中的溶解度如图所示。
3 6 3
回答下列问题：
(4)步骤Ⅱ中在加入HO 溶液时，控制温度在10 ℃以下的目的是_______________________。
2 2
(5)制备[Co(NH )]Cl 的总反应的化学方程式为______________________________________
3 6 3
_______________________________________________________________________________
。
(6)Ⅲ中的“一系列操作”包括___________________________________________________、
________________________。
