2018年高考考前糾錯之金屬元素及其化合物：釩和鉻

一.釩及其化合物1、帆副族元素帆副族包括帆、鈮、鉭三種元素，按V、Nb、Ta順序穩(wěn)定性依次增強。2、帆及其化合物（1）帆金屬帆容易呈鈍態(tài)，因此在常溫下活潑性較低。塊狀帆在常溫下不與空氣、水、苛性堿作用，也不與非氧化性的酸作用，但溶于氫氟酸，也溶于強氧化性的酸（如硝酸和王水）中。在高溫下，帆與大多數(shù)非金屬元素反應，并可與熔融苛性堿發(fā)生反應。（2）五氧化二帆2O5可通過加熱分解偏機酸銨或三氯氧化帆的水解而制得：2NH4VO3—V2O5+2NH3+H2O 2Voel3+3H2O=V2O5+6H。在工業(yè)上用氯化焙燒法處理帆鉛礦，提取五氧化二帆。2O5比TiO2具有較強的酸性和較強的氧化性，它主要顯酸性，易溶于堿：2O5+6NaOH=2Na3VO4+3H2O V2O5是較強的氧化劑：V2O5+6HCl=2VOC12+C12+3H2O（3）帆酸鹽和多帆酸鹽帆酸鹽有偏帆酸鹽MVO3、正帆酸鹽M3VO4和多機酸鹽（M4V2O7、M3V3O9）等。例i.（2016課標m）以硅藻土為載體的五氧化二機（v2o5）是接觸法生成硫酸的催化劑。從廢帆催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢機催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分數(shù)/%2.2~2.92.8~3.122-2860-651-2<1以下是一種廢帆催化劑回收工藝路線:回答下列問題：“酸浸〃時V2O5轉(zhuǎn)化為VO2+,反應的離子方程式為，同時V2O4轉(zhuǎn)成VO2+?！皬U渣1〃的主要成分是?！把趸ㄖ杏?mol的VO2+變?yōu)閂O2+,則需要氧化劑KClO3至少為mol。(3)“中和〃作用之一是使帆以V4O124-形式存在于溶液中?！皬U渣2〃中含有離子交換、(4)“離子交換〃和“洗脫〃可簡單表示為：4R0H+V4O124「R4V4O12+4OH-(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應該呈性(填“酸〃、”堿〃或“中〃)。(5)“流出液〃中陽離子最多的是(6)“沉帆〃得到偏帆酸銨(NH4V03)沉淀，寫出“煅燒〃中發(fā)生反應的化學方程式【答案】(1)V2O5+2H+=2VO2++H2O；SiO2；(2)0.5；(3)Fe(OH)3、Al(OH)3；(4)堿;(5)K+； (6)2NH4VO33V2O5+H2O+2NH3fo【解析】(1)“酸浸方寸矽Os轉(zhuǎn)化為V6+,V元素化合價不變，說明不是氧化還原反應，根據(jù)原子守恒可知反應的離子方程式為MQ5+2H+WO2-+HQ二氧化睢與酸不反應，貝F廢渣廠的主要成分是二氧化硅.(2)簞化R中欲使3mol的V8變?yōu)閂Q+,V元素化合價從+4價升高到+5價，而氧化劑KdO,中氯元素化合價從+5價降低到-1價，則根據(jù)電子得失守恒可知需要氯酸鉀的物質(zhì)的量為3mol-=-6=0.5molo“中和R作用之一是使鈕以VqOd-形式存在于溶潮中，同時生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，貝廠廢渣2k中含有Fe(OH^(4)根據(jù)方程式可知為了提高洗脫效率，反應應該向逆反應方向進行，因此淋洗液應該呈堿性。(5)由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀，則“流出液〃中陽離子最多的是鉀離子。(6)根據(jù)原子守恒可知偏釩酸銨(NH4VO3)“煅燒〃生成七氧化二釩、氨氣和水，發(fā)生反應的化學方程式為2NH4VO3上溫=V2O5+H2O+2NH3T。二.鉻及其化合物1、銘副族的基本性質(zhì)周期系第VIB族包括銘、鉬、鎢三個元素。它們的最高氧化態(tài)拉r、Mo、W的順序穩(wěn)定性增強，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、H2sO4,起初生成藍色Cr2+溶液，而后為空氣所氧化成綠色的Cr3+溶液：Cr+2HCl=CrCl2+H2個 4cq+4HCl+O2=4cq+2H2O銘在冷、濃HNO3中鈍化。(2)銘(III)的化合物向Cr3+溶液中逐滴加入2mol-dm-3NaOH,則生成灰綠色Cr(OH)3沉淀。Cr(OH)3具有兩性：Cr(OH)3+3H+=Cr3++3H2O Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)4(亮綠色)(3)銘酸、銘酸鹽和重銘酸鹽

若向黃色CrO2-溶液中加酸，溶液變?yōu)槌壬獵r2O2-（重鉻酸根）液；反之，向橙色CrO2-溶液中加堿，又變?yōu)镃rO2-黃色液：2CrO2-（黃色）+2H+CrO2-（橙色）+H0

27 4 4 27 2K=1.2x1014H2crO4是一個較強酸（Ka=4.1,Ka=3.2x10-7）,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+2HCI常見的難溶銘酸鹽有Ag2CrO4（磚紅色）、PbCrO4（黃色）、BaCrO4（黃色）和SrCrO4（黃色）等，它們均溶于強酸生成M2+和Cr2O2-。K2Cr2O7是常用的強氧化劑，飽和K2Cr2O7溶液和濃H2sO4混合液用作實驗室的洗液。在堿性溶液中將Cr（OH）-氧化為CrO2-，要比在酸性溶液將Cr3+氧化為CrO2-容易得多。而將Cr（VI）4 4 27轉(zhuǎn)化為Cr（III）,則常在酸性溶液中進行。10.（2016北京）K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-（橙色）+H2O 2CrO42-（黃色）+2H+。用K2Cr2O7溶液進行下列實驗:滴加溶液。分成兩份|0滴加溶液。分成兩份|0i滴加由容液氏口巧口7溶液 ?滴加C聲J（溶液變成綠色）②滴加C11150H（溶液不變色）結合實驗，下列說法不正確的是A.①中溶液橙色加深，③中溶液變黃B.②中Cr2O72-被C2H50H還原C.對比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性強D.若向④中加入70%H2sO4溶液至過量，溶液變?yōu)槌壬敬鸢浮緿【解析】A.在平衡體系中加入酸，平衡逆向移動，重銘酸根離子濃度增大，橙色加深，加入堿，平衡正向移動，溶潮變黃，A正確sB、②中重鑄酸鉀氧化乙醇，重鑄酸鉀被還原，乙酯被氧化，B正確sC.②是酸性條件，酋是堿性條件，酸性條件下氧化乙醇，而堿性條件不能，說明酸性條件下氧化性強，C正確』D、若向⑷溶液中加入了嬲的硫酸到過量，溶、液為酸性，重銘酸根離子濃度增大，可以氧化乙酹，溶液變綠色,D錯誤◎答案選D。例1.（2016課標I）元素銘（Cr）在溶液中主要以Cr3+（藍紫色）、Cr（OH）j（綠色）、CrQ/1橙紅色）、CrO/-（黃色）等形式存在，Cr（OH）3為難溶于水的灰藍色固體，回答下列問題：3+與AI3+的化學性質(zhì)相似。在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是。CrOJ-和Cr2O72-在溶液中可相互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為1.0molLL-1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72-)隨c(H+)的變化如圖所示。①用離子方程式表示Na2crO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應。②由圖可知，溶液酸性增大，CrO/-的平衡轉(zhuǎn)化率(填“增大”“減小”或“不變”)。根據(jù)A點數(shù)據(jù)，計算出該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)為。③升高溫度，溶液中CrO/-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則該反應的△H0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)在化學分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標準溶液滴定溶液中Cl-，利用Ag+與CrO/-生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點。當溶液中Cl-恰好沉淀完全(濃度等于1.0X10-5mol-L-1)時，溶液中c(Ag+)為moll_L-i，此時溶液中c(CrO/-)等于molLL-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0X10-12和2.0X10-10)。(4)+6價銘的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的CrQ/-還原成Cr3+,該反應的離子方程式為?！敬鸢浮?1)藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液；(2)①2CrO42-+2H+^^CrQ/+HQ；②增大；1.0x1014;③小于；(3)2.0x10-5；5x10-3；(4)Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O?！窘馕觥吭囶}分析：(1)根據(jù)Cr3+與A13+的化學性質(zhì)相似，可知Cr(OH)3是兩性氫氧化物，能溶解在強堿NaOH溶液中。向CrJSO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，首先發(fā)生反應：Cr3++3OH=Cr(OH)j,產(chǎn)生Cr(OH)3灰藍色固體，當堿過量時，又會發(fā)生反應：Cr(OH)3+OH-=Cr(OH)j可觀察到沉淀消失，溶液變?yōu)榫G色。故觀察到的現(xiàn)象為藍紫色溶液變淺，同時有灰藍色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液；(2)①隨著H+濃度的增大，CrO廣與溶液中的H+發(fā)生反應，反應轉(zhuǎn)化為Cr2O廠的離子反應式為：2CrO2-+2H+DCrO2-+HO。②根據(jù)化學平衡移動原理，溶液酸性增4 27 2大，c(H+)增大，化學平衡2CrO2-+2H+UCrO2-+HO向正反應方向進行，導致CrO24 27 2 4的平衡轉(zhuǎn)化率增大；根據(jù)圖像可知，在A點時，c(Cr2O72-)=0.25mol/L,由于開始時c(CrO2-)=1.0mol/L,根據(jù)Cr元素守恒可知A點的溶液中CrO上的濃度c(CrO「)=0.5mol/L；H+濃度為1.0x10-7mol/L；此時該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)為/ 。(CrO2-/ 。(CrO2-)K= 2-7 c2(CrO42-)?C2(H+)0.250.52X(1.0x10-7)2=1.0X1014；③由于升高溫度，溶液中CrOj-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，說明升高溫度，化學平衡逆向移動，導致溶液中CrOj-的平衡轉(zhuǎn)化率減小，根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，逆反應方向是吸熱反應，所以該反應的正反應是放熱反應，故該反應的AH<0；(3)當溶液中Cl-完全沉淀時，即c(Cl-)=1.0x10-5mol?L-i,根據(jù)溶度積常數(shù)Kp(AgCl)=2.0x10-10,可得溶液中c(Ag+)=Kp(AgCl”c(Cl-)=2.0x10--(1.0x10-5mol-L-1)=2.0x10-5mol1-1；則此時溶液中c(CrOj-)=Kp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0x10-12：(2.0x10-5mol-L-1)=5x10-3mol-L-1；(4)NaHSO3具有還原性，Cr22-具有氧化性，二者會發(fā)生氧化還原反應，根據(jù)已知條件，結合電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得二者反應的離子方程式為：Cr2O72-+3HSO3-+5H+=2Cr3++3SO42-+4H2O。例2.(2016江蘇)(14分)鐵炭混合物(鐵屑和活性炭的混合物)、納米鐵粉均可用于處理水中污染物。(1)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72-的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72-轉(zhuǎn)化為Cr3+其電極反應式為。(2)在相同條件下，測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分數(shù)不同的鐵炭混合物對水中CW+和Pb2+的去除率，結果如圖所示。%/耀跳"中承庭曲例%/耀跳"中承庭曲例①當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為0時，也能去除水中少量的CW+和Pb2+,其原因是②當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于50%時，隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)的增加，Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 。(3)納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物。①一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4-(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B(OH)4-，其離子方程式為—。②納米鐵粉與水中NO3-反應的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+===4Fe2++NH4++3H2O研究發(fā)現(xiàn)，若pH偏低將會導致NO3-的去除率下降，其原因是 。③相同條件下，納米鐵粉去除不同水樣中no3-的速率有較大差異(見圖)，產(chǎn)生該差異的可能原因是 。［含的水樣II LCF的水樣【答案】(1)Cr2O72-+6e-+14H+===2Cr3++7H2O (2)①活性炭對CW+和Pb2+有吸附作用②鐵的質(zhì)量分數(shù)增加，鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少(3)①2Fe2++BHj+4OH-===2Fe+B(OH)j+2H2個②納米鐵粉與H+反應生成H2③Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO.的反應(或形成的Fe-Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3-的反應速率)【解析】⑴混合物在水溶,液中可形成許多微電池。將含有Cr出廠的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上C巧5”獲得電子，被還原產(chǎn)生則正極上發(fā)生的電極反應式為Ci^-^+14H+—2a$++7H=Os(2)◎當鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)為U時，也能去除水中少量的Cu，#口PM+,原因是活性炭是疏松多孔的物質(zhì)，表面積大，吸附力強，可以吸附水中少量的Ci?#口P/+,從而可以降低水中Cu，壞口P/+的濃度s⑦鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分數(shù)大于5gh時，隨著鐵的質(zhì)量分數(shù)的增加，鐵炭混合物中微電池數(shù)目減少，因此Ci?壞口P/+的去除率不升反降？(3)①一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4-(B元素的化合價