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大单元二　金属元素及其化合物
常考的过渡金属
一、铬的化合物
1. Cr(OH)3(灰蓝色)
Cr2O3和Cr(OH)3具有两性，其转化关系如下：
Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－
(紫色) (灰蓝色) 　 (绿色)
2. Cr2O(橙红色)
重铬酸盐在酸性溶液中常用作强氧化剂。
Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O　
Cr2O＋3H2S＋8H＋===2Cr3＋＋3S↓＋7H2O　
Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O(制氯气)
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(测定铁元素含量)
3CH3CH2OH＋2K2Cr2O7＋8H2SO4===3CH3COOH＋2Cr2(SO4)3＋2K2SO4＋11H2O(检测司机是否酒后开车)
3. CrO
eq \o(2CrO,\s\do4( 黄色 )) ＋2H＋??eq \o(Cr2O,\s\do4( 橙红色 )) ＋H2O
在酸性溶液中，主要以Cr2O的形式存在；在碱性溶液中，主要以CrO的形式存在。
铬酸钾常用作沉淀剂：
Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓(黄色)
Pb2＋＋CrO===PbCrO4↓(黄色)
2Ag＋＋CrO===Ag2CrO4↓(砖红色)
4. K2Cr2O7的制备
(1) 铬铁矿与碳酸钠混合在空气中煅烧：
4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO32Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2
(2) 浸出液用H2SO4酸化：
2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2O
(3) 由Na2Cr2O7制取K2Cr2O7(低温下，重铬酸钾的溶解度较小)：
Na2Cr2O7＋2KCl===K2Cr2O7↓＋2NaCl
二、锰的化合物
1. KMnO4
(1) KMnO4的强氧化性(介质不同，还原产物不同)
①酸性溶液中，MnO被还原为Mn2＋。
MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O　
2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　
2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O　
2MnO＋6H＋＋5NO===2Mn2＋＋5NO＋3H2O
②微酸性、中性或微碱性溶液中，MnO被还原为MnO2：
2MnO＋3SO＋H2O===2MnO2↓＋3SO＋2OH－
③强碱性溶液中，MnO被还原为MnO：
2MnO＋SO＋2OH－===2MnO＋SO＋H2O
①若MnO过量，它可能和Mn2＋反应析出MnO2：2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋；
②MnO与还原剂的反应起初较慢，但Mn2＋可以催化该反应。因此，随着Mn2＋的生成，反应速率迅速加快。
(2) KMnO4的制备
①锰酸钾歧化法：
3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3　
②氧化法：
2MnO＋Cl2===2MnO＋2Cl－
③电解法：
阳极：MnO－e－===MnO
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
总反应：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑
2. 锰酸盐
MnO只有在强碱性溶液中才是稳定的，在酸性、中性的条件下易按以下方式歧化：
3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O　
3. MnO2
(1) MnO2在酸性介质中主要体现氧化性，并转化成Mn2＋：
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(实验室制氯气)
(2) MnO2在碱性介质中主要体现还原性，能被氧化为MnO：
2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O　
3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O
三、银及其化合物
1. Ag
(1) 与O2的反应：
4Ag＋2H2S＋O2===2Ag2S(黑色)＋2H2O(银制品久置变暗)
(2) 与酸反应：
①Ag在金属活动性顺序中位于H之后，Ag与稀盐酸或稀硫酸等非氧化性酸不反应。
②Ag与氧化性酸反应：
Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O
3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O(用稀硝酸洗涤银镜反应后的试管)
2Ag＋2H2SO4(浓)Ag2SO4＋SO2↑＋2H2O　
2. Ag2O
Ag2O不稳定：2Ag2O4Ag＋O2↑
(工业制Ag)
3. AgNO3
(1) AgNO3不稳定，AgNO3溶液保存在棕色细口瓶中：
2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑
(2) AgNO3常用于检验卤素离子、S2－：
Ag＋＋Cl－===AgCl↓(白色)
四、铅及其化合物
1. Pb元素主要化合价为＋2、＋4，常见氧化物有PbO、PbO2、Pb3O4(PbO2·2PbO)
2. PbO2(强氧化剂)
PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O　
3. PbSO4(白色)
PbSO4与BaSO4相似，难溶于水，也难溶于稀酸。
五、 锌及其化合物
1. Zn
锌与铝类似，既能与酸反应又能与碱反应：
Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑
2. ZnO
具有两性：
ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O
ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O
3. Zn(OH)2
(1) 具有两性：
Zn(OH)2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O
Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O
(2) 不稳定，受热易分解：
Zn(OH)2ZnO＋H2O
4. 锌盐
Zn2＋与少量氨水反应生成白色沉淀：
Zn2＋＋2NH3·H2O===Zn(OH)2↓＋2NH　
氨水过量时沉淀溶解：
Zn(OH)2＋4NH3===[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－　
可利用此性质鉴别Zn2＋与Al3＋。
5. ZnS
ZnS可用作白色颜料，它同BaSO4共沉淀所形成的混合晶体ZnS·BaSO4叫作锌钡白或立德粉，是一种优良的白色颜料。
六、 钴、镍及其化合物
铁、钴、镍均位于元素周期表中的Ⅷ族，性质相近，统称为铁系元素，主要化合价为＋2和＋3。
1. 单质
Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑
Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑
2. 氧化物
Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O
3. 氢氧化物
还原性：Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2
Co(OH)2在空气中被O2缓慢氧化为Co(OH)3：
4Co(OH)2＋O2＋2H2O===4Co(OH)3
4. 配位化合物
(1) ①Fe3＋与F－能生成稳定的[FeF6]3－，分析化学上氟化物常用作Fe3＋的掩蔽剂；
②Fe3＋与C2O形成的[Fe(C2O4)3]3－为黄绿色，这里C2O为双齿配体。
(2) ①Co3＋具有很强的氧化能力，在水溶液中不能稳定存在，大多数的Co(Ⅲ)化合物为配合物；
②[Co(H2O)6]2＋为粉红色，在空气中稳定。将CoCl2溶液加热，溶液由粉红色变为蓝色，冷却后溶液又变为粉红色，原因如下：
＋4Cl－??＋6H2O
有关配合物的几个问题
1. 判断中心原子(或离子)的配位数
(1) 配位数就是配位体中与中心原子(或离子)成键的配位原子的总数。
(2) 若是由单齿配体(1个配体提供1个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目。
若是由双齿配体(1个配体提供2个配位原子)形成的配合物，中心原子(或离子)的配位数＝配位体的数目×2。
2. 常见的配体及配位原子
单齿配体 多齿配体 配位原子
中性配体 配位原子 离子配体 配位原子 草酸根离子： O
H2O O X－ X 乙二胺： N
NH3 N OH－ O 乙二胺四乙酸： N、O
CO C CN－ C
RNH2 N NO N
— — SCN－ S
(1) 若配体是多齿配体，配体的数目≠中心离子的配位数。
(2) 对于配体中两端原子均有孤电子对时，电负性小的原子为配位原子。如配体CO、CN－中的C为配位原子。
3. 比较配位键的稳定性
一般情况下，与同种金属原子(或离子)形成配位键时，配位原子的电负性越小，形成配位键就越稳定。例如，电负性：N[Cu(H2O)4]2＋。
常见无机物的性质、用途与转化
1. (2024·北京卷)下列关于Na2CO3和NaHCO3的说法不正确的是( 　　)
A. 两种物质的溶液中，所含微粒的种类相同
B. 可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C. 利用二者热稳定性差异，可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D. 室温下，二者饱和溶液的pH差约为4，主要是由于它们的溶解度差异
2. (2024·浙江6月卷)下列说法不正确的是( 　　)
A. Al(OH)3呈两性，不能用于治疗胃酸过多
B. Na2O2能与CO2反应产生O2，可作供氧剂
C. FeO有还原性，能被氧化成Fe3O4
D. HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中
3. (2024·山东卷)物质性质决定用途，下列二者对应关系错误的是( 　　)
A. 石灰乳除去废气中二氧化硫，体现了Ca(OH)2的碱性
B. 氯化铁溶液腐蚀铜电路板，体现了Fe3＋的氧化性
C. 制作豆腐时添加石膏，体现了CaSO4的难溶性
D. 用氨水配制银氨溶液，体现了NH3的配位性
4. (2024·安徽卷)青少年帮厨既可培养劳动习惯，也能将化学知识应用于实践。下列有关解释合理的是( 　　)
A. 清洗铁锅后及时擦干，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈
B. 烹煮食物的后期加入食盐，能避免NaCl长时间受热而分解
C. 将白糖熬制成焦糖汁，利用蔗糖高温下充分炭化为食物增色
D. 制作面点时加入食用纯碱，利用NaHCO3中和发酵过程产生的酸
5. (2024·江苏卷)在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是( 　　)
A. HCl制备：NaCl溶液H2和Cl2HCl
B. 金属Mg制备：Mg(OH)2MgCl2溶液Mg
C. 纯碱工业：NaCl溶液NaHCO3Na2CO3
D. 硫酸工业：FeS2SO2H2SO4
6. (2024·湖南卷)下列过程中涉及的化学反应表示错误的是( 　　)
A. 《天工开物》记载用炉甘石(ZnCO3)火法炼锌：2ZnCO3＋C2Zn＋3CO↑
B. CaH2用作野外生氢剂：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑
C. 饱和Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢：CaSO4(s)＋CO(aq)??CaCO3(s)＋SO(aq)
D. 绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性工业废水中的Cr2O：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
7. (2024·广东卷)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是( 　　)
A. 若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应
B. 在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化
C. 加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D. 若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区
8. (2024·山东卷)(双选)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是(AC)
试管 实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol/L HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倒掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol/L氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
A. 试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B. 试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C. 试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D. 上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
9. (2024·全国甲卷)四瓶无色溶液NH4NO3、Na2CO3、Ba(OH)2、AlCl3，它们之间的反应关系如图所示。其中a、b、c、d代表四种溶液，e和g为无色气体，f为白色沉淀。下列叙述正确的是( 　　)
A. a呈弱碱性
B. f可溶于过量的b中
C. c中通入过量的e可得到无色溶液
D. b和d反应生成的沉淀不溶于稀硝酸
化学实验基础
10. (2024·新课标卷)实验室中利用如图所示装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是( 　　)
A. 铁与水蒸气的反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
B. 酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好
C. 用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D. 使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
微工艺流程
11. (2024·甘肃卷)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案。
下列说法正确的是( 　　)
A. 还原性：Ag>Cu>Fe
B. 按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C. 反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH
D. 溶液①中的金属离子是Fe2＋
12. (2024·黑吉辽卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl－并制备Zn，流程如下。“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是( 　　)
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)：
离子 Zn2＋ Cu2＋ Cl－
浓度/(g/L) 145 0.03 1
A. “浸铜”时应加入足量H2O2，确保铜屑溶解完全
B. “浸铜”反应：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2＋＋H2↑＋2H2O
C. “脱氯”反应：Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl　
D. 脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn
大单元整合　提能力验考情二
[高考新视野]
1. D　【解析】 Na2CO3和NaHCO3溶液中存在的离子有Na＋、CO、HCO、H＋、OH－；分子有H2O、H2CO3，A正确；NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O，B正确；NaHCO3受热易分解，转化为Na2CO3，而Na2CO3受热不易分解，C正确；室温下Na2CO3和NaHCO3饱和溶液pH相差较大的主要原因是CO水解程度大于HCO，D错误。
2. A　【解析】 Al(OH)3呈两性，可与胃酸(盐酸)反应，能用于治疗胃酸过多，A错误。
3. C　【解析】 SO2是酸性氧化物，石灰乳为Ca(OH)2，用石灰乳除去废气中SO2体现了Ca(OH)2的碱性，A正确； 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋， Fe3＋表现氧化性，B正确；制作豆腐时添加石膏，利用的是电解质使胶体聚沉，与CaSO4的溶解性无关，C错误；硝酸银溶液中加入氨水，先生成白色沉淀AgOH，继续加入氨水，沉淀溶解，AgOH与NH3结合生成配合物[Ag(NH3)2]OH，D正确。
4. A　【解析】 铁发生吸氧腐蚀时，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，除去铁锅表面的水分，能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈，A正确； NaCl受热不分解，B错误；焦糖的主要成分仍是糖类，蔗糖在高温下并未炭化，C错误；纯碱为Na2CO3, D错误。
5. A　【解析】 电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，H2和Cl2点燃生成HCl，A正确；电解MgCl2溶液不能得到Mg，电解熔融MgCl2生成Mg和Cl2，B错误；NaCl溶液中通入CO2不反应，C错误； SO2与水反应生成H2SO3，D错误。
6. A　【解析】 该反应中O原子不守恒，A错误； CaH2为活泼金属氢化物，能与H2O发生反应生成H2，B正确；溶解度：CaSO4>CaCO3, CaSO4中加入饱和Na2CO3溶液， CaSO4能转化为CaCO3，C正确；Cr2O具有强氧化性， Fe2＋具有还原性， D正确。
7. B　【解析】 Mg与沸水反应生成Mg(OH) 2，Mg→Mg2＋也可通过置换反应实现，A错误；存在e→d的转化，说明该转化过程为FeO→Fe2＋→Fe (OH)2→Fe (OH)3，颜色变化为黑色→浅绿色→白色→红褐色，B正确；Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体不是红棕色，C错误；若b和d均能与同一物质反应生成c，则a可以是Al或Fe，Al、Fe分别位于周期表p区、d区，D错误。
8. AC　【解析】试管甲中发生的反应为Cu2O＋2HNO3===Cu(NO3)2＋Cu＋H2O、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，则为单质铜，A正确；先发生的反应中HNO3表现酸性，后发生的反应中，HNO3体现了氧化性和酸性，B错误；Cu2O与氨水形成无色[Cu(NH3)2]＋，[Cu(NH3)2]＋易被O2氧化为深蓝色[Cu(NH3)4]2＋，C正确； Cu2O不属于两性氧化物，D错误。
9. B　【解析】 a与b反应需要加热，且产生无色气体e，则a和b分别为NH4NO3和Ba(OH)2中的一种， e为NH3; b和c反应生成白色沉淀f，NH4NO3不与其他三种溶液产生沉淀，故b为Ba(OH)2，则a为NH4NO3；c既能与b产生沉淀f，又能与d反应产生沉淀f，故c为AlCl3，则d为Na2CO3，f为Al(OH)3, g为CO2。NH4NO3为强酸弱碱盐， NH4NO3溶液显弱酸性，A错误；Al(OH)3为两性氢氧化物，可溶于强碱Ba(OH)2，B正确； AlCl3溶液中通入过量NH3生成Al(OH)3沉淀，C错误；BaCO3溶于稀硝酸，D错误。
10. B　【解析】 铁和水蒸气生成Fe3O4和H2，A正确；酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，实验效果不好，B错误；用木柴点燃肥皂泡，观察到淡蓝色火焰，肥皂泡破裂可听到爆鸣声，可检验生成的气体为H2，C正确；反应要在高温条件下发生，应使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D正确。
11．C　【解析】 氨水溶解AgCl，用铜置换出银，说明还原性：Cu>Ag，A错误；由得失电子守恒可知，1 mol Fe可以置换1 mol Cu，而1 mol Cu可以置换2 mol Ag，按上述方案，消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag，B错误；反应①中， [Cu(NH3)4]2＋与浓盐酸反应生成CuCl2和NH4Cl，离子方程式为[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH，C正确；铁置换出铜后生成Fe2＋， Fe2＋被O2氧化为Fe3＋，溶液①中的金属离子是Fe3＋，D错误。
12. C　【解析】 “脱氯”步骤中仅Cu元素的化合价发生改变，得到CuCl固体，离子方程式为Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl，故“浸铜”时，铜屑不能完全消耗， A错误、C正确；“浸铜”时，铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2＋，离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O, B错误；脱氯液净化后电解，Zn2＋在阴极得电子生成Zn，D错误。

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