元素化合物综合题.docx

元素化合物综合题之钒和铬及其化合物一.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 + W = 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具有较强的酸性和较强的氧化性，它主要显酸性，易溶于碱：V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3也0 V2O5 是较强的氧化剂：V2O5 + 6HC1 = 2VOC12 + Cl2 + 3也0（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III）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V2O5V2O4K2SO4SiO2尸203Al2O3质量分数/%2.2~2.92.8〜3.122~2860~651~2<1以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：离子交换KOHM1LC1腹钮* 催化剂執化中和回答下列问题：（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KCQ至少为 mol3） “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 离子彌、（4） “离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124「十 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“煅烧”中发生反应的化学方程 答案】（ 1） V2O5＋2H＋=2VO2＋＋H2O；SiO2；（ 2） 0.5；（ 3） Fe（OH）3、Al（OH）3；（ 4）碱；（ 5） K＋；（ 6）2NH4VO3』温 V2O5 + H2O + 2NHJ。

解析】（1）潑浸下寸V2O5转化为V5+, V元素化合价不变，说明不是氧化还原反应，根据原子守恒可知 反应的禽子方程式V2O5 + 2H+=2VO2- + H2O^二氧化硅与酸不反应，则“废渣匸的主要成分是二氧化硅2） “氧化日中欲使3 mol的VU+变为VO/, V元素化合价从+ 4价升高到+ 3价，而氧化剂KdQ中氯元 素化合价从+ §价降低到-1价，则根据电子得失守恒可知需要氯酸钾的物质的量为3mol-=-6=0.5mok⑶“中和R作用之一是使帆以.MS」-形式存在于濬液中，同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，则“废渣匕 中含有 FA1（OH）3o（ 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 2NH4VO3 高温 jq + lO + ZNHJ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、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HC1、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 + 2HC1 = Cq + HJ ACQ + 4HC1 + Q =心〜+ 2叩铬在冷、浓hno3中钝化2）铬（I II）的化合物向Cr3+溶液中逐滴加入2 moLdm-3 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向黄色CrO2-溶液中加酸，溶液变为橙色Cr2O2-（重铬酸根）液；反之，向橙色4 2 7Cr2O 2-溶液中加碱，又变为CrO2-黄色液：2 CrO2-（黄色）+ 2H+ = Cr2O2-（橙色）+ H2O K =2 7 4 4 2 7 21.2x1014H2CrO4是一个较强酸（K = 4.1, K = 3.2x10^）,只存在于水溶液中2 4 a1 a 2氯化铬酰CrO2Cl2是血红色液体，遇水易分解：CrO2Cl2+ 2电0 = H2CrO4 + 2HC1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 2-。

27K2Cr2O7是常用的强氧化剂，饱和K2Cr2O7溶液和浓H2SO4混合液用作实验室的洗液在碱性溶液中将Cr（OH）-氧化为CrO2-，要比在酸性溶液将Cr3+氧化为Cr2O2-容易得多而将Cr（VI）转化为Cr（III）,4 4 2 7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）+电0匚二2CrO42-（黄色）+2H+用^C^O?溶液进行下列实验：滴加斗溶液滴 jnC2H5OH分成两份（溶液变成绿色）①滴加30%N圮0骑容液忙（溶液不变色）结合实验，下列说法不正确的是A.①中溶液橙色加深，③中溶液变黄B•②中Cr2O72-被C2H5OH还原C. 对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强D. 若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色【答案】D【解析】在平衡体系中期入酸，平衡逆向移动，重锯酸根离子浓度増大，橙色加深，抑入碱，平衡正向 移动，溶滋变黄，A正确’ B.②中重错酸钾氧化乙醇，重豁酸钾被还原，乙醇被氧化，E正确：C、②是 酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下氧化乙醇，而碱性条件不能，说明酸性条件下氧化性强，C正确；D、 若向④溶液中加入了血的硫酸到过量，濬掖対酸性，重锯酸根离子浓度増犬，可以氧化乙酉雲濬液变绿色， D错误。

答案选D例1. （2016课标I）元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）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A13+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 mol L-1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O72-）随c（H+）的变化如图所示gtAu嶄oilIfi m M M g① 用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反 ② 由图可知，溶液酸性增大，CrO42-的平衡转化率 傾“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 ③ 升高温度，溶液中CrO42-的平衡转化率减小，贝9该反应的AH 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C1-恰好沉淀完全(浓度等于l.OxlO-5 mol・L-i)时， 溶液中c(Ag+)为 molLlL-1，此时溶液中 c(CrO42-)等于 mol..L-1。

已知Ag2CrO4、AgCl 的 Ksp 分别为 2.0x10-12 和 2.0x10-10)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，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；(2) ①2CrO42-+2HCr2O72-+H2O；② 增大；1.0x1014 :③小于；(3) 2.0x10-5 ； 5x10-3；(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)3J，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，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液；(2)①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-+2H+^Cr2O72-+H2Oo②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-+2H +=Cr2O72-+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1.0x10-7 mol/L；此时该转化反应的平衡常数为K二 一c( r2 72「)一 二 025 二1.0X1014 ；③由于升高温度，溶液中CrO42-c2(CrO 2-) • c2(H+) 0.52 x (1.0x10-7)2 44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AHV0； (3)当溶液中C1-完全沉淀时，即 c(Cl-)=1.0x10-5 mol・L-1,根据溶度积常数 K (AgCl)=2.0x10-10,可得溶液中spc(Ag+)=K (AgCl)mc(Cl-)=2.0x10T0m(1.0x10-5 mol・L-1)=2.0x10-5mol・L-1；则此时溶液中 spc(CrO42-)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0x10-12^(2.0x10-5mol^L-1)=5x10-3mol^L-1； (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。