第三講副族元素及金屬回收分析

1、第三講副族元素及金屬回收副族元素鈦及其化合物(1)鈦鈦是活潑的金屬，在高溫下能直接與絕大多數(shù)非金屬元素反應(yīng)。在室溫下，鈦不與無(wú)機(jī)酸反應(yīng)，但能 溶于濃、熱的鹽酸和硫酸中：2Ti + 6HC1膿)2TiCl3 + 3H2 T2Ti + 3H2SO4(濃)2Ti2(S04)3 + 3H2 T鈦易溶于氫氟酸或含有氟離子的酸中：Ti + 6HF & TiF2 + 2H+ + 2H2 T(2)二氧化鈦二氧化鈦在自然界以金紅石為最重要，不溶于水，也不溶于稀酸，但能溶于氫氟酸和熱的濃硫酸中：TiO2 + 6HF = H2TiF6+ 2H2O TiO2 + 2H2S。= 2Ti (SQ)2 + 2H2OTiO2

2、 + H2SQ = 2Ti OS。+ H2O(3)四氯化鈦四氯化鈦是鈦的一種重要鹵化物，以它為原料，可以制備一系列鈦化合物和金屬鈦。它在水中或潮濕空氣中都極易水解將它暴露在空氣中會(huì)發(fā)煙：TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl2、鈕及其化合物(1)引金屬鈕容易呈鈍態(tài)，因此在常溫下活潑性較低。塊狀鈕在常溫下不與空氣、水、苛性堿作用，也不與 非氧化性的酸作用，但溶于氫氟酸，也溶于強(qiáng)氧化性的酸(如硝酸和王水)中。在高溫下，鈕與大多數(shù)非 金屬元素反應(yīng)，并可與熔融苛性堿發(fā)生反應(yīng)。(2)五氧化二鈕V2O5可通過加熱分解偏鈕酸錢或三氯氧化鋰的水解而制得：2NH4VO3 V2O5 + 2NH3 +

3、 H2O 2VOC3 + 3H2O = V2O5+ 6HCl在工業(yè)上用氯化焙燒法處理鈕鉛礦，提取五氧化二鈕。V2O5比TiO2具有較強(qiáng)的酸性和較強(qiáng)的氧化性，它主要顯酸性，易溶于堿：V2O5+ 6NaOH = 2Na3VO4+ 3H2O也能溶解在強(qiáng)酸中(pH13)時(shí)，單體的鈕酸根才能在溶液中穩(wěn)定存在；當(dāng)pH下降，溶液中鋰的總濃度小于 10 4 mol L 1時(shí)，溶液中以酸式鈕酸根離子形式存在，如HVO4、H2VO4 ；當(dāng)溶液中鋰的總濃度大于 10 4 mol L1時(shí)，溶液中存在一系列聚合物種(多鈕酸鹽)如V2O7、V3O9、V4O：2、V10O 28 等。銘副族1、銘副族的基本性質(zhì)周期系第 VI

4、B族包括銘、鋁、鴇三個(gè)元素。銘和鋁的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為(n-1)d5ns1,鴇為(n-1)d4ns2。它們的最高氧化態(tài)為 +6,都具有d區(qū)元素多種氧化態(tài)的特征。它們的最高氧化態(tài)按Cr、Mo、W的順序穩(wěn)定性增強(qiáng)，而低氧化態(tài)的穩(wěn)定性則相反。2、銘及其化合物(1)銘銘比較活潑，能溶于稀HCl、H2SQ,起初生成藍(lán)色Cr2+溶液，而后為空氣所氧化成綠色的Cr3+溶液：Cr + 2HCl = CrCl + H2 T4CrC2 + 4HCl + Q = 4CrC3 + 2H2O 銘在冷、濃 HNOh 中鈍化。(2)銘(III)的化合物向Cr3+溶液中逐滴加入 2 mol dm $ NaOH,則生成灰綠色 Cr

5、(OH)3沉淀。Cr(OH)3具有兩性：Cr(OH)3 + 3H+ = C產(chǎn) + 3H2OCr(OH)3 +OH = Cr(OH)4 (亮綠色)(2)銘酸、銘酸鹽和重銘酸鹽若向黃色CrO2溶液中加酸，溶液變?yōu)槌壬?Cr2O2 (重銘酸根)液；反之， 向橙色Cr2O7溶液中加堿，又變?yōu)?CrO2黃色液：2 CrO2(黃色)+ 2H+ =1CrzO；(橙色)+H2OK = 1.2X1014H2CrO4是一個(gè)較強(qiáng)酸(Ka1 = 4.1 , Ka2 = 3.2X107),只存在于水溶液中。氯化銘酰CrO2Cl2是血紅色液體，遇水易分解：CrO2Cl2 + 2H2O = H2CrO4 + 2HCl常見的

6、難溶用&酸鹽有 Ag2CrO4 (醇紅色)、PbCrO4 (黃色)、BaCrC4 (黃色)和SrCrO4 (黃色)等，它們均溶于強(qiáng)酸生成 M2+和Cr2O2。K2Cr2O7是常用的強(qiáng)氧化劑 (Cr2O2 /Cr3 = 1.33 V)飽和K2Cr2O7溶液和濃H2SO4混合液用作實(shí)驗(yàn)室的洗液。在堿性溶?中將 Cr(OH)4氧化為CrO2 ,要比在酸性溶液將 Cr3+氧化為 5。7容易得多。而將 Cr(VI聯(lián)化 為Cr(III),則常在酸性溶液中進(jìn)行。鎰副族1、鎰副族的基本性質(zhì)：VHB族包括鎰、得和銖三個(gè)元素。其中只有鎰及其化合物有很大實(shí)用價(jià)值。同其 它副族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律一樣，從Mn到Re高氧

7、化態(tài)趨向穩(wěn)定。低氧化態(tài)則相反，以Mn2+為最穩(wěn)定。2、鎰及其化合物(1)鎰鎰是活潑金屬，在空氣中表面生成一層氧化物保護(hù)膜。鎰在水中，因表面生成氫氧化鎰沉淀而阻止反 應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。鎰和強(qiáng)酸反應(yīng)生成Mn(II)鹽和氫氣。(1和冷濃 H2SO4反應(yīng)很慢(鈍化)。(2)鎰(II)的化合物在酸性介質(zhì)中Mn2+很穩(wěn)定。但在堿性介質(zhì)中Mn(II)極易氧化成Mn(IV)化合物。Mn(OH)2為白色難溶物，Ksp = 4.0X 10 14,極易被空氣氧化，甚至溶于水中的少量氧氣也能將其氧化成褐色 MnO(OH)2 沉淀。2Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO(OH)2 JMn2+在酸性介質(zhì)中只有遇強(qiáng)氧化劑(N

8、H4)2S2O8、NaBiO3、PbO2、H5IO6時(shí)才被氧化。2Mn2+ 5&。2 + 8H2O = 2MnO4+ 10SO4 + 16H+2Mn2+ + 5NaBiQ + 14H+ = 2MnO 4 +5Bi3+ + 5Na+ + 7H2O(3)鎰(IV)的化合物：最重要的Mn(IV)化合物是MnO2,二氧化鎰在中性介質(zhì)中很穩(wěn)定，在堿性介質(zhì)中傾向于轉(zhuǎn)化成鎰(V1)酸鹽；在酸性介質(zhì)中是一個(gè)強(qiáng)氧化劑，傾向于轉(zhuǎn)化成Mn2+o2MnO2 + 2H2SO4 (濃)=2MnSO4+ O2 T + 2H2OMnO 2 + 4HCl膿)=MnCl2 + C2 T + 2H2O簡(jiǎn)單的Mn(IV)鹽在水溶液中

9、極不穩(wěn)定，或水解生成水合二氧化鎰MnO(OH)2,或在濃強(qiáng)酸中的和水反應(yīng)生成氧氣和Mn(II)。(4)鎰(VI)的化合物最重要的Mn(VI)化合物是鎰酸鉀K2MnO4。在熔融堿中MnO2被空氣氧化生成MnO4。2MnO2 + O2 + 4KOH = 2KMnO4 (深綠色)+ 2H2。在酸性、中性及弱堿性介質(zhì)中，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)：3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH鎰酸鉀是制備高鎰酸鉀(KMnO4)的中間體。2Mno4 + 2H2O電| 2MnO 4 + 2OH + H2TKMnO4是深紫色晶體，是強(qiáng)氧化劑。和還原劑反應(yīng)所彳#產(chǎn)物因溶液酸度不同而異

10、。例如和SO2反應(yīng)：酸性2MnO4+ 5 SO3 + 6H+ = 2Mn2+ 5SO4 + 3H2O近中性2MnO4+ 3 SO2 + H2O = 2MnO2 + 3 SO4 + 2OH堿性：2MnO4+ SO2 + 2OH = 2MnO 4 + So4 + H2OMnO 4 在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定：4 MnO 4 + 4OH = 4 MnO 4 + O2 + 2H2OKMnO4晶體和冷濃H2SO4作用，生成綠褐色油狀 Mn2O7,它遇有機(jī)物即燃燒，受熱爆炸分解：2KMnO4 + H2SC4(濃)=Mn2O7 + K2SO4 + H2O2Mn 2O7 = 3O2 + 4MnO2鐵系元素1、鐵的化合

11、物(1)鐵的氧化物和氫氧化物鐵的氧化物顏色不同，F(xiàn)eO Fe3O4為黑色，F(xiàn)e2O3為磚紅色。向Fe2+溶液中加堿生成白色 Fe(OH)2,立即被空氣中 O2氧化為棕紅色的Fe(OH)3。Fe(OH顯兩性，以堿 性為主。新制備的 Fe(OH能溶于強(qiáng)堿。(2)鐵鹽Fe(II)鹽有兩個(gè)顯著的特性，即還原性和形成較穩(wěn)定的配離子。Fe(II)化合物中以(NH4)2SQ FeSQ 6H2O(摩爾鹽)比較穩(wěn)定，用以配制Fe(II)溶液。向Fe(II溶液中緩慢加入過量 CN ,生成淺黃色的Fe(CN)4 ,其鉀鹽K4Fe(CN 3H2O是黃色晶體，俗稱黃血鹽。若向Fe3+溶液中加入少量 Fe(CN)6溶液，

12、生成難溶的藍(lán)色沉淀KFeFe(CN6,俗稱普魯士藍(lán)。Fe3+ + K + Fe(CN)6 = KFeFe(CN6JFe(II制有三個(gè)顯著性質(zhì)：氧化性、配合性和水解性。Fe3+能氧化Cu為Cu2+,用以制印刷電路板。FeSCNf+ 具有特征的血紅色。Fe(CN)63一的鉀鹽K3Fe(CN)6是紅色晶體，俗稱赤血鹽。向Fe2+溶液中加入Fe(CN)63 , 生成藍(lán)色難溶的 KFeFe(CN6,俗稱滕布爾藍(lán)。Fe2+ K+ + Fe(CN3 = KFeFe(CN6J經(jīng)結(jié)構(gòu)分析，滕布爾藍(lán)和普魯士藍(lán)是同一化合物，它們有多種化學(xué)式，本章介紹的KFeFe(CN6只是其中的一種。Fe(III網(wǎng)L離子的親和力很

13、強(qiáng)，F(xiàn)eF3 (無(wú)色)的穩(wěn)定常數(shù)較大，在定性和定量分析中用以掩蔽Fe3+。Fe3+離子在水溶液中有明顯的水解作用，在水解過程中，同時(shí)發(fā)生多種縮合反應(yīng)，隨著酸度的降低， 縮合度可能增大而產(chǎn)生凝膠沉淀。利用加熱水解使Fe3+生成Fe(OH)3除鐵，是制備各類無(wú)機(jī)試劑的重要中間步驟。鉆、饃及其化合物(1)鉆、饃鉆和饃在常溫下對(duì)水和空氣都較穩(wěn)定，它們都溶于稀酸中，與鐵不同的是，鐵在濃硝酸中發(fā)生 “鈍化”，但鉆和饃與濃硝酸發(fā)生激烈反應(yīng)，與稀硝酸反應(yīng)較慢。鉆和饃與強(qiáng)堿不發(fā)生作用，故實(shí)驗(yàn)室中可以用饃制 增竭熔融堿性物質(zhì)。(2)鉆、饃的氧化物和氫氧化物鉆、饃的氧化物顏色各異，CoO灰綠色，C02O3黑色；Ni

14、O暗綠色，Ni2O3黑色。向Co2+溶液中加堿，生成玫瑰紅色(或藍(lán)色)的Co(OH)2,放置，逐漸被空氣中02氧化為棕色的Co(OH)3。 向Ni2+溶液中加堿生成比較穩(wěn)定的綠色的Ni(OH)2。Co(OH)3為堿性，溶于酸得到 Co2+ (因?yàn)镃o3+在酸性介質(zhì)中是強(qiáng)氧化劑)：4Co3+ 2H2O = 4Co2+ + 4H+ + Of(3)鉆、饃的鹽常見的Co(II)鹽是CoCl2 . 6H2O,由于所含結(jié)晶水的數(shù)目不同而呈現(xiàn)多種不同的顏色：CoC2 - 6H20(粉紅)52.3 C CoC2 - 2H20(紫紅)90 C CoC2 - H2O (藍(lán)紫)120 C CoC2(藍(lán))這個(gè)性質(zhì)用以

15、制造變色硅膠，以指示干燥劑吸水情況。Co(II)鹽不易被氧化，在水溶液中能穩(wěn)定存在。而在堿性介質(zhì)中，Co (OH)2能被空氣中O2氧化為棕色的Co (OH)3 沉淀。Co (III)是強(qiáng)氧化劑(；3/02 = 1.8 V),在水溶液中極不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為Co2+。Co (III)只存在于固態(tài)和配co / co合物中,如 CoF3、 Co2O3、 Co2(SO4)3 18H2O； Co (NH3)6Cl3、K3Co (NH)6、Na3Co (NO2)6銅族元素1、銅族元素的基本性質(zhì)銅族元素包括銅、銀、金，屬于 I B族元素，位于周期表中的 ds區(qū)。銅族元素結(jié)構(gòu)特征為(n-1)d10ns1, 從最外

16、層電子說(shuō)，銅族和IA族的堿金屬元素都只有 1個(gè)電子，失去s電子后都呈現(xiàn)+1氧化態(tài)；因此在氧化態(tài)和某些化合物的性質(zhì)方面 I B與IA元素有一些相似之處，但由于 I B族元素的次外層比I A族元素多出10 個(gè)d電子，它們又有一些顯著的差異。如：(1)與同周期的堿金屬相比，銅族元素的原子半徑較小，第一電離勢(shì)較大，表現(xiàn)在物理性質(zhì)上：I A族單質(zhì)金屬的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度均低；而 I B族金屬具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電 性。(2)化學(xué)活潑性：銅族元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)比堿金屬為正。I A族是極活潑的輕金屬，在空氣中極易被氧化，能與水劇烈反應(yīng)，同族內(nèi)的活潑性自上而下增大；舊族都是不活潑的重

17、金屬，在空氣中比較穩(wěn)定，與水幾乎不起反應(yīng)，同族內(nèi)的活潑性自上而下減小。(3)銅族元素有+1、+2、+3等三種氧化態(tài)，而堿金屬只有 +1 種。堿金屬離子一般是無(wú)色的，銅族 水合離子大多數(shù)顯顏色。IIA族所形成的化合物多數(shù)是離子型化合物，I B族的化合物有相當(dāng)程度的共價(jià)性。IA族的氫氧化物都是極強(qiáng)的堿，并且非常穩(wěn)定；舊族的氫氧化物堿性較弱，且不穩(wěn)定，易脫水形成氧化物。IA族的離子一般很難成為配合物的形成體，舊族的離子有很強(qiáng)的配合能力。2、銅、銀、金及其化合物(1)銅、銀和金銅族元素的化學(xué)活性從 Cu至Au降低，主要表現(xiàn)在與空氣中氧的反應(yīng)和與酸的反應(yīng)上。室溫時(shí)，在純凈干燥的空氣中，銅、銀、金都很穩(wěn)定

18、。在加熱時(shí)，銅形成黑色氧化銅，但銀和金不與 空氣中的氧化合。在含有 CQ的潮濕空氣中放久后，銅表面會(huì)慢慢生成一層綠色的銅銹：2Cu + C2 + H2O + CQ = Cu(OH)2 - CuCQ銀和金不發(fā)生上述反應(yīng)。銅、銀可以被硫腐蝕，特別是銀對(duì)硫及硫化物(H2S)極為敏感，這是銀器暴露在含有這些物質(zhì)的空氣中生成一層Ag2s的黑色薄膜而使銀失去白色光澤的主要原因。金不與硫直接反應(yīng)。銅族元素均能與鹵素反應(yīng)。銅在常溫下就能與鹵素反應(yīng)，銀反應(yīng)很慢，金必須加熱才能與干燥的鹵素 起反應(yīng)。銅、銀、金都不能與稀鹽酸或稀硫酸作用放出氫氣，但在有空氣存在時(shí)，銅可以緩慢溶解于稀酸中， 銅還可溶于熱的濃鹽酸中：2

19、Cu + 4HCl + O = 2CuC2 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2= 2CuSQ + 2H2O2Cu + 8HCl （濃）2H3CuC4 + H2 THNO3做氧化劑，HCl做配位劑)銅和銀溶于硝酸或熱的濃硫酸，而金只能溶于王水(這時(shí)Au + 4HCl + HNQ = HAuC4+ NOT + 2H2O(2)銅的化合物Cu(I)的化合物在酸性溶液中Cu+離子易于歧化而不能在酸性溶液中穩(wěn)定存在。2Cu+Cu + CF+K = 1.2X 106 (293K)但必須指出，Cu+在高溫及干態(tài)時(shí)比 Cu2+離子穩(wěn)定。CU2O和Ag2O都是共價(jià)型化合物，不溶于水。Ag2O在573

20、K分解為銀和氧；而 Cu2O對(duì)熱穩(wěn)定。CuOH和AgOH均很不穩(wěn)定，很快分解為M2。用適量的還原劑(如 SQ、Sn2+、Cu)在相應(yīng)的鹵素離子存在下還原Cu2+離子，可制得CuX。如：Cu2+ + 2Cl + Cu 4 2CuClJ (白) .松口HCuCl2 二 .2Cu2+ + 4I = 2CuU (白)+ I2Cu+為d10型離子，具有空的外層 s、p軌道，能和X (F除外)、NH3、S2O2、CN等配體形成穩(wěn)定 程度不同的配離子。無(wú)色的Cu(NH3)2+在空氣中易于氧化成深藍(lán)色的Cu(NH3)42+離子。Cu(I)的化合物+2氧化態(tài)是銅的特征氧化態(tài)。在Cu2+溶液中加入強(qiáng)堿，即有藍(lán)色C

21、u(OH)2絮狀沉淀析出，它微顯兩性， 既溶于酸也能溶于濃 NaOH溶液，形成藍(lán)紫色Cu(OH)42一離子：Cu(OH)2 + 2OH = Cu(OH)42Cu(OH)2加熱脫水變?yōu)楹谏?CuOo在堿性介質(zhì)中，Cu2+可被含醛基的葡萄糖還原成紅色的CuzO,用以檢驗(yàn)糖尿病。最常見銅鹽是CuSQ 5H2O (膽磯)，它是制備其他銅化合物的原料。銀的化合物氧化態(tài)為+I的銀鹽的一個(gè)重要特點(diǎn)是只有AgNO3、AgF和AgClO4等少數(shù)幾種鹽溶于水，其它則難溶于水。非常引人注目的是，AgClO4和AgF的溶解度高得驚人(298K時(shí)分另U為5570 g L-1和1800 g - L)Cu(I/存在硝酸鹽，

22、而AgNO3卻是一個(gè)最重要的試劑。固體AgNO3極其溶液都是氧化劑(n . = 0.799 Ag / AgV),可被氨、聯(lián)氨、亞磷酸等還原成Ag。2NH2OH + 2AgNO3 = N2 T + 2Ag J + 2HNO3 + 2H2ON2H4 + 4AgNO3 = N2 T + 4Ag J + 4HNO3H3PO3 + 2AgNO3 + H2O = H3PO4 + 2Ag J + 2HNO3Ag+和Cu2+離子相似，形成配合物的傾向很大，把難溶銀鹽轉(zhuǎn)化成配合物是溶解難溶銀鹽的重要方法。金的化合物Au(III)化合物最穩(wěn)定，Au+像Cu+離子一樣容易發(fā)生歧化反應(yīng)，298K時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為10

23、13。3Ad Au3+ + 2Au可見Au+(aq)離子在水溶液中不能存在。Au+像Ag+ 一樣，容易形成二配位的配合物，例如Au(CN)2 o在最穩(wěn)定的+III氧化態(tài)的化合物中有氧化物、硫化物、鹵化物及配合物。堿與Au3+水溶液作用產(chǎn)生一種沉淀物，這種沉淀脫水后變成棕色的AU2O3。AU2O3溶于濃堿形成含Au(OH)4離子的鹽。將H2s通入AuC3的無(wú)水乙醛冷溶液中，可得到Au2s3,它遇水后很快被還原成 Au(I)或Au。金在473K時(shí)同氯氣作用，可得到褐紅色晶體AuCL在固態(tài)和氣態(tài)時(shí)，該化合物均為二聚體(類似于Al2Cb)。AuC3易溶于水，并水解形成一羥三氯合金(III)酸：AuC3

24、 + H2O = HAuC3OH將金溶于王水或?qū)?AU2C16溶解在濃鹽酸中，然后蒸發(fā)得到黃色的氯代金酸HAuCl4 - 4H2Oo由此可以制得許多含有平面正方形離子 AuX4的鹽(X = F, Cl, Br, I, CN, SCN, NO3)。鋅、汞及其化合物(1)鋅和汞鋅在含有CQ的潮濕空氣中很快變暗，生成一層堿式碳酸鋅，它是一層較緊密的保護(hù)膜：4Zn + 2C2 + 3H2O + CQ = ZnCQ - 3Zn(OH)鋅在加熱條件下，可以與絕大多數(shù)非金屬反應(yīng)，在1273 K時(shí)鋅在空氣中燃燒生成氧化鋅；而汞在約620K時(shí)與氧明顯反應(yīng)，但在約670 K以上HgC又分解為單質(zhì)汞。鋅粉與硫磺共熱

25、可形成硫化鋅。汞與硫磺粉研磨即能形成硫化汞。這種反常的活潑性是因?yàn)楣且簯B(tài)， 研磨時(shí)汞與硫磺接觸面增大，反應(yīng)就容易進(jìn)行。鋅既可以與非氧化性的酸反應(yīng)又可以與氧化性的酸反應(yīng)，而汞在通常情況下只能與氧化性的酸反應(yīng)。 汞與熱的濃硝酸反應(yīng)，生成硝酸汞：3Hg + 8HNC3 = 3Hg(NC3)2 + 2NC T + 4H2C用過量的汞與冷的稀硝酸反應(yīng)，生成硝酸亞汞：6Hg+ 8HNC3 = 3Hg2(NO3)2 + 2NC T + 4H2O和汞不同，鋅與鋁相似，都是兩性金屬，能溶于強(qiáng)堿溶液中：Zn + 2NaCH + 2Ho = Na2Zn(OH)4 + H2 T鋅和鋁又有區(qū)別，鋅溶于氨水形成氨配離子

26、，而鋁不溶于氨水形成配離子：Zn + 4NH3 + 2H2O = Zn(NH3)42+ + H2 T + 2CH鋅、汞都能與其它各種金屬形成合金。鋅與銅的合金稱為黃銅，汞的合金稱為汞齊。(2)鋅、汞的化合物Zn2+和Hg2+離子均為18電子構(gòu)型，均無(wú)色，故一般化合物也無(wú)色。但Hg2+離子的極化力和變形性較強(qiáng)，與易變形的S2，形成的化合物往往顯共價(jià)性，呈現(xiàn)很深的顏色和較低的溶解度。如ZnS （白色、難溶）、HgS （黑色或紅色，極難溶）；Znl2 （無(wú)色、易溶）、Hgl2 （紅色或黃色，微溶）。Zn2+和Hg2+離子溶液中加適量堿，發(fā)生如下反應(yīng)：Zn2+ + 2OH = Zn （OH）2 J （

27、白色）Hg2+ + 2OH = HgO僮色）+ H2OZn （OH）2為兩性，既可溶于酸又可溶于堿。受熱脫水變?yōu)?ZnOo Hg （OH）2在室溫不存在，只生成 HgO。 而HgO也不夠穩(wěn)定，受熱分解成單質(zhì)。ZnC2是固體鹽中溶解度最大的（283K, 333g/100g H2O）它在濃溶液中形成配合酸：ZnC2 + H2O = HZnC2 （OH）這種酸有顯著的酸性，能溶解金屬氧化物：FeO + 2 HZnC2 （OH） = Fe ZnC2 （OH）2 + H2O故ZnC2的濃溶液用作焊藥。HgC2 （熔點(diǎn)549K）加熱能升華，常稱升汞，有劇毒！稍有水解，但易氨解：HgC2 + 2H2O =

28、Hg（OH）Cl + 噸0+ + ClHgC2 + 2NH3 = Hg（NH2）Cl J （白色）+ NH4 + Cl可被SnC2還原成Hg2Cl2 （白色沉淀）：2HgC2 + SnC2 + 2HCl = HgO J + H2SnC6若SnC2過量，則進(jìn)一步還原為Hg：Hg2Cl2 + SnC2 + 2HCl = 2HgC2 J （黑色）+ H2SnC6紅色Hgl2可溶于過量I溶液中：Hg2+ + 2I = Hg2J ; Hgl2 + 2I = Hgl42 （無(wú)色）K2Hgl4和KOH的混合液稱為奈斯勒試劑用以檢驗(yàn)NH4或NH3。NH4C1 + 2 K2HgI4 +4KOH = HgNI H

29、2O J （紅色）+ KCl + 7KI + 3HOHg2在水溶液中能穩(wěn)定存在，且與 Hg2+有下列平衡：Hg2+ + HgHg2 K = 166Hg2Cl2俗稱甘汞，微溶于水，無(wú)毒，無(wú)味，但見光易分解：Hg2Cl2苫HgCl2+ Hg在氨水中發(fā)生歧化反應(yīng)：Hg2cl2 +2NH3 = HgNH2Cl J （白色）+ Hg J （黑色）+ NH4Cl此反應(yīng)可用以檢驗(yàn) Hg 2離子。金屬回收題型特點(diǎn)除雜、凈化 /產(chǎn)品的分離 提純?cè)蠠o(wú)機(jī)礦物核心化學(xué)反總所需產(chǎn)品排放物的無(wú)害化處理原料的循環(huán)利用主線主產(chǎn)品、分支副產(chǎn)品、頭為循環(huán)解題步驟1、原料的預(yù)處理點(diǎn)溶解:加水、酸或堿溶解，又稱浸出,有時(shí)加熱2、反

30、應(yīng)條件的控制。溫度控制h控制速率、平衡移動(dòng)、考慮反應(yīng)物的“些性質(zhì)。pH值控制：尼制溶液的酸堿性使某咤特定金屬離子近 淀如立溶液中有Fe、Al、M燎+時(shí)調(diào)節(jié)PH至5.5左右除去F/+.AF+。外部環(huán)境控制； 防止水解、排除空氣如：利用M9clz心電。可制得無(wú)水氧化線,需要在HCI氣體氛困 中如l執(zhí).3、產(chǎn)品分離提純.一從溶液中獲取固體的方法萃取、分液、蒸儲(chǔ)，碘水中提取碘單一溶質(zhì)、熱穩(wěn)定性好 蒸發(fā)、（大量固體析出）結(jié)晶法：目所得晶體不帶結(jié)晶水蒸發(fā)濃縮（至有晶膜出現(xiàn)）、冷卻結(jié)晶、過濾：1、單一溶質(zhì)所得晶體帶有結(jié)晶水或易分解時(shí)；2、溶液中有兩種或兩種以上溶質(zhì)當(dāng)要得到溶解度受溫度影響 大的溶質(zhì)時(shí)（低溫結(jié)

31、晶），一般重發(fā)23次操作（重結(jié)晶法）。加熱濃縮結(jié)晶、趁熱過濾：溶液中有兩種或兩種以上溶質(zhì)，當(dāng)要得到溶解度受溫度影響 /I、的溶質(zhì)時(shí)（高溫結(jié)晶）3、產(chǎn)品分離提純一洗滌和干燥.：.洗滌操作.往漏斗（過濾器）中加入蒸儲(chǔ)水至浸濃沆淀，等水自然流下后，重發(fā)以上操作23次洗滌試劑的選擇： 水、有機(jī)溶劑檢驗(yàn)洗滌是否干凈的方法： 先找出需要檢驗(yàn)離子取最后一次洗滌液少量一滴加少量檢驗(yàn)試劑一看現(xiàn)象一得結(jié)論【注意】：?jiǎn)柺欠裣礈旄蓛艉团袛嘞礈旄蓛舻膮^(qū)別*干燥： 干燥器烘干、自然晾干4、數(shù)據(jù)處理或方案評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理:質(zhì)量守恒、電子守恒等方案評(píng)價(jià):對(duì)環(huán)境是否友好、原料利用率或產(chǎn)物的產(chǎn)率、 經(jīng)濟(jì)效益等練習(xí)1 . Li2MSi

32、O4(M = Mn、Fe、Co等)是極具發(fā)展前景的新型鋰離子電池電極材料，下面列出了兩種制備 Li2FeSiQ的方法。惰性氣體固相法：2Li2SiO3+ FeSQ 同溫Li2FeSiQ+ U2SQ + SiO2CHsCOOLi溶膠凝膠法：siFetO3)3 .溶液 Hr膠體口干凝膠 熱處理. Li2FeSiaSi(OC2H5)4次 T等試劑(1)固相法中制備 Li2FeSiQ的過程必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，其原因是(2)溶膠凝膠法中，檢驗(yàn)溶液中有膠體產(chǎn)生的方法是 ;實(shí)驗(yàn)中若制得1mol Li2FeSiC4,整個(gè)反應(yīng) 過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為 。(3)以Li2FeSi。、嵌有Li的石墨為電極，含

33、Li卡的導(dǎo)電固體為電解質(zhì)的鋰離子電池，充、放電的總反應(yīng)式可表示為L(zhǎng)i2FeSiO4Li+LiFeSiQ,該電池放電時(shí)的正極反應(yīng)式為放電(4) Li2MSiO4的性能對(duì)比如下圖所示。實(shí)際應(yīng)用時(shí),常用鐵元素來(lái)源豐富的Li2FeSiO4作電極材料，使用該電極材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是OA m( 量 能 比軟鉉礦內(nèi)躥曠 Zu工運(yùn)君) 反應(yīng)IIf盤釀-反應(yīng)1CuALi2MSiO4充電時(shí)脫去Li+所需電壓Li2MSiO4放電時(shí)的理論電壓Li2MSiO4放電時(shí)的理論比能量2.某地有軟鎰礦和閃鋅礦兩座礦山，它們的組成如下：軟鎰礦：MnO2含量 65%, SiC2含量約20%, AI2O3含量約4%,其余為水分；閃鋅礦

34、：ZnS含量 80%, FeS CuS SQ含量約7%,其余為水分。科研人員開發(fā)了綜合利用這兩種資源的同槽酸浸工藝，工藝流程如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)反應(yīng)I的濾液中含有MnSO4、ZnSQ、CuSQ、Fe2(S。)3、Al：(S。)3等。試完成反應(yīng)I中生成CuSQ和MnSO4的化學(xué)方程式：MnO2+CuS+=J +CuSQ+(2)反應(yīng)n加入適量鋅的作用是 ；如果鋅過量，還會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 為。(3)反應(yīng)III要調(diào)節(jié)pH生成Fe (OH) 3、Al (OH) 3,中和過量的H+所使用的物質(zhì)是 ,調(diào)節(jié)的 pH范圍是 ( pH數(shù)據(jù)見右表)。沉淀物Fe(OH)3A1(OH)3Zn(

35、OH)2開始沉淀pH2.34.05.4完全沉淀pH4.15.28.0(4)本工藝可以循環(huán)利用的物質(zhì)除有MnCO3、ZnCQ以外，還有 3.軟鎰礦的主要成分為 MnO2,工業(yè)可用其按如下方法制備高鎰酸鉀：a.將軟鎰礦初選后粉碎，與固體苛性鉀混合，加入反應(yīng)釜中敞口加熱至熔融，并保持熔融狀態(tài)下攪拌2530 min,冷卻得墨綠色熔渣(主要成分為K2MnO4)；b.將熔渣粉碎，加入去離子水溶解，充分?jǐn)嚢韬筮^濾得墨綠色濾液1;c.取適量70強(qiáng)酸，加入濾液1中，邊加邊攪拌，直至不再產(chǎn)生棕褐色沉淀，過濾，得紫色濾液 2;d.提純?yōu)V液2即可得高鎰酸鉀粗品。根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：(1)步驟a中，反應(yīng)物熔融狀態(tài)

36、下攪拌的目的是： ,用化學(xué)方程式表示出MnO2轉(zhuǎn)化為K2MnO4的反應(yīng)原理：。(2)粉碎后的軟鎰礦與苛性鉀置于 中進(jìn)行加熱。A.陶瓷反應(yīng)釜B.石英反應(yīng)釜C.鐵制反應(yīng)釜(3)寫出步驟c中反應(yīng)的離子方程式： 。(4)步驟d中由濾液2得到高鎰酸鉀粗品的主要操作步驟是： 。(5)若將母液循環(huán)使用，可能造成的問題是： 。(6)早先有文獻(xiàn)報(bào)道：步驟 a中加入KClQ固體會(huì)縮短流程時(shí)間以及提高高鎰酸鉀的產(chǎn)率，但從綠色化學(xué)角度考慮后，現(xiàn)在工廠中一般不采用此法，你認(rèn)為這種方法不符合綠色化學(xué)的原因是： .高鎰酸鉀可用于生活消毒，是中學(xué)化學(xué)常見的氧化劑。工業(yè)上，用軟鎰礦制高鎰酸鉀的流程如下(部分條 件和產(chǎn)物省略)：

37、請(qǐng)回答下列問題：(1)提高鎰酸鉀浸出率(浸出鎰酸鉀質(zhì)量與固體總質(zhì)量之比)的措施有 。(2)寫出二氧化鎰和氫氧化鉀熔融物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的方程 式：。(3)從經(jīng)濟(jì)性考慮試劑X宜選擇(填名稱)：。上述流程中，設(shè)計(jì)步驟IV和V的目的(4)以惰性材料為電極，采用電解鎰酸鉀溶液的方法完成步驟III轉(zhuǎn)化。陽(yáng)極反應(yīng)式為。電解過程中，陰極附近電解質(zhì)溶液的pH將 (填：增大、減小或不變)。(5)測(cè)定高鎰酸鉀樣品純度：向高鎰酸鉀溶液中滴定硫酸鎰溶液，產(chǎn)生黑色沉淀。當(dāng)溶液由紫紅色剛好褪色且半分鐘不變色，表明達(dá)到滴定終點(diǎn)。寫出離子方程式： 。(6)已知：常溫下， KspMn OH 2=2.0 1013。

38、工業(yè)上，調(diào)節(jié)pH沉淀廢水中Mn2+.當(dāng)pH=10時(shí)，溶液中 c(Mn2)=。.饃是有機(jī)合成的重要催化劑。某化工廠有含饃催化劑廢品(主要成分是饃，雜質(zhì)是鐵、鋁單質(zhì)及其化合物， 少量難溶性雜質(zhì))。某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下流程利用含饃催化劑廢品制備硫酸饃晶體：固體幾種難溶堿開始沉淀和完全沉淀的pH:沉淀物開始沉淀完全沉淀Al(OH)33.85.2Fe(OH)32.73.2Fe(OH)27.69.7Ni(OH)27.19.2回答下列問題:(1)溶液中含金屬元素的離子是 。(2)用離子方程式表示加入雙氧水的目的 。雙氧水可以用下列物質(zhì)替代的是 。A.氧氣B.漂液C.氯氣 D.硝酸(3)操作b調(diào)節(jié)溶液范圍為3.

39、2-7.1,其目的是 。固體的化學(xué)式為 。(4)操作a和c需要共同的玻璃儀器是 。上述流程中，防止?jié)饪s結(jié)晶過程中Ni(2)已知鉛能形成多種氧化物，如堿性氧化物PbO、酸性氧化物 PbO2,此外，Pb3O4中鉛元素價(jià)態(tài)類似 于Fe3O4中鐵的價(jià)態(tài)。Pb3O4能與硝酸發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成一種鹽和一種鉛的氧化物，寫出反應(yīng)的化學(xué) 方程式。 Pb、PbO2、PbSQ均是構(gòu)成鉛蓄電池的物質(zhì)，鉛蓄電池反應(yīng)式為：一一一放由 一一一Pb(s)+PbQ(s)+2H2SQ(aq) 2PbSQ(s)+2H2O(l) 充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)可表示為： 冰解的措施是。(5)如果加入雙氧水量不足或“保溫時(shí)間較短”，對(duì)實(shí)驗(yàn)

40、結(jié)果的影響是 。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品中是否含“雜質(zhì)”：。(不考慮硫酸銀影響)(6)取2.0000 g硫酸饃晶體樣品溶于蒸儲(chǔ)水，用0.2 mol?L-1的EDTA( Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液為34.50 mL。滴定反應(yīng)為 Ni2+ H2Y2 = NiY2 + 2H。計(jì)算樣品純度為 。(已 知，NiSO4?7H2O相對(duì)分子質(zhì)量為281,不考慮雜質(zhì)反應(yīng))。.鉛的單質(zhì)、氧化物、鉛鹽在現(xiàn)代工業(yè)中有著重要的用途(1)工業(yè)利用鋅冶煉過程中的鉛浮渣生產(chǎn)硫酸鉛的流程如下已知鉛浮渣的主要成分是PbO、Pb,還含有少量 Ag、Zn、CaO和其他不溶于硝酸的雜質(zhì)。 25c時(shí)，Ksp(CaSO

41、)= 5x 10放電生成的固體會(huì)附聚在電極表面，若工作中正極質(zhì)量增重96g時(shí)，理論上電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為N A 07.堿式碳酸鉆COx (OH y(CO3) 2 常用作電子材料，磁性材料的添加劑，受熱時(shí)可分解生成三種氧化物。 為了確定其組成，某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。, Ksp(PbSQ)= 1.6 x i0。1：15%硝酸40%硫酸鉛浮渣 一酸浸 一jf 浸出液 沉淀 一一沉淀物 一洗滌 PbSO4L浸出渣一廢液生產(chǎn)過程中，必須使浸出渣中仍含少量的鉛單質(zhì)，其目的是 ,廢液中存在可循 環(huán)利用于的物質(zhì)，該物質(zhì)是 。寫出酸浸過程中單質(zhì)鉛反應(yīng)的化學(xué)方程式：,若沉淀物含有 極少量CaSQ,則洗滌劑最好使用 a.水 b. 10%硫酸、水 c. Pb(NO3)2溶液、水當(dāng)溶液中某種金屬離子濃度小于10 5molL1時(shí)，可認(rèn)為該離子己全部沉淀，若廢液中 c(Ca2+)=0.05mol L-1,試判斷鉛離子是否沉淀完全 (寫出簡(jiǎn)要的計(jì)算過程)。卬乙丙丁(1)請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：稱取3.65g樣品置于硬質(zhì)玻璃管內(nèi)，稱量乙、丙裝置的質(zhì)量;按如圖所示裝置組裝好儀器，并檢驗(yàn)裝置氣密性；加熱甲中玻璃管，當(dāng)乙裝