无机化学第20章过渡金属

第二十章过渡金属

1.钛的主要矿物是什么？简述从钛铁矿制取钛白得反应原理。

解：钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO2

反应原理：

FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O

TiOSO4 + 2H2O =TiO2•H2O↓ + H2SO4

TiO2•H2O = TiO2 + H2O

2.解释TiCl3和[Ti（O2）OH（H2O）4]+ 有色

解：TiCl3显色是因为产生了电核跃迁，[Ti(O2)OH(H2O)4]+有色是因为O22-离子变形性较强，d—d跃迁所引起。

3.完成并配平下列反应方程式。

（1）Ti + HF →

（2）TiO2 + H2SO4→

（3）TiCl4 + H2O →

（4）FeTiO3 + H2SO4→

（5）TiO2 + BaCO3→

（6）TiO2 + C + Cl2→

解：(1) Ti + 5HF = H2TiF6 + 2H2↑

(2)TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O

(3)TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl

(4)FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O

(5)TiO2+ BaCO3 = BaTiO3 + CO2↑

(6)TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4+ 2CO↑

4.完成下列反应

（1）TiI4在真空中强热；

（2）FeTiO3和碳得混合物在氯气中加热；

得水溶液加入过量得氨；

（3）向含有TiCl-2

6

（4）向VCl3的水溶液加入过量的氨；

（5）将VCl2的固体加到HgCl2水溶液中。

解：(1) TiI4 = Ti + 2I2

(2) 2FeTiO3 + 6C + 5Cl2 = 2FeCl3 + 2TiCl4 + 6CO

(3) TiCl62- + NH3 = [Ti(NH3)6]4+ + 6Cl-

(4) VCl3 + Na2SO3 =

(5) VCl2 + HgCl2=

5.根据下列实验写出有关的反应方程式：将一瓶TiCl4打开瓶塞时立即冒白烟。向瓶中加

入浓HCl溶液和金属锌时生成紫色溶液，缓慢地加入NaOH溶液直至溶液呈碱性，于是出现紫色沉淀。沉淀过滤后，先用HNO3处理，然后用稀碱溶液处理，生成白色沉淀。

解：TiCl 4 + 3H 2O = H 2TiO 3 + 4HCl↑

2TiCl 4 +Zn = 2TiCl 3↓ + ZnCl 2

TiCl 3 + 3NaOH = Ti(OH)3 + 3NaCl

3Ti(OH)3 + 7HNO 3 = 3TiO(NO 3) + 2 NO ↑+ 8H 2O

TiO 2+ + 2OH - + H 2O = Ti(OH)4↓

6. 利用标准电极电势数据判断H 2S ，SO 2，SnCl 2和金属Al 能否把TiO 2+离子还原成Ti 3+离

子？

解：由查表得：

V Al Al E V Sn Sn E V S H S E V SO H SO E V Ti TiO E 67.0/,15.0/,141.0/20.0/,1.0/32423224

32-=====+++-+θθθθθ

因为E θAl 3+/Al

7. 概述下列合成反应地步骤

（1） 由MnSO 4制备K 5Mn （CN ）6；

（2） 由MnO 2制备K 3Mn （CN ）6；

（3） 由MnS 制备KMnO 4；

（4） 由MnCO 3制备K 2MnO 4；

（5） 由BaMnO 4制备金属锰。

解：(1) MnSO4 + 6KCN = K4[Mn(CN)6] + K2SO4

(2) 4MnO 2+6H 2SO 4 = 2Mn 2(SO 4)3+6H 2O+O 2

Mn 2(SO 4)3+12KCN=2K 3Mn(CN)6+3K 2SO 4

(3) MnS + 2O 2 = MnO 2 + SO 2

2MnO 2 + 4KOH +O 2 = 2K 2MnO4 + 2H 2O

2K 2MnO 4 + 2H 2O = 2KMnO 4 + 2KOH + H 2

(4) MnCO3 + 2HNO 3 = Mn(NO 3)2 + H 2O + CO 2

Mn(NO 3)2 = MnO 2 + 2NO 2

2MnO 2 + 4KOH +O 2 = 2K 2MnO 4 + 2H 2O

(5) BaMnO 4+K 2SO 4 = K 2MnO 4+BaSO 4

K 2MnO 4+CO 2=KMnO 4+MnO 2+2K 2CO 3

KMnO 4+SO 32-+H 2O=2MnO 2+SO 42-+2OH -（中性条件下）

3MnO 2=Mn 3O 4+O 2（加热）

Mn 3O 4+8Al = 4Al 2O 3+9Mn

8．向铬酸钾的水溶液通入CO 2时，会发生什么变化？

解：溶液由黄色变为橙色

9．完成并配平下列反应方程式

（1） V 2O 5 + NaOH −→−

（2） V 2O 5 + HCl −→−

（3） VO 43- + H +(过量) −→−

（4）VO2+ + Fe2+ + H+−→

−

（5）VO2+ + H2C2O4 + H+−→

−

解：(1) V2O5 + 2NaOH = 2NaCO3 + H2O

V2O5 + 6NaOH = 2Na3VO4 + 3H2O

(2)V2O5 + 6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + 3H2O

(3)VO43- + 4H+(过量) = VO2+ + 2H2O

(4)VO2+ + Fe2+ + 2H+ = VO2++ Fe3++ H2O

(5)2VO2+ + H2C2O4 + 2H+ = 2VO2+ + 2CO2↑ + 2H2O

10．钒酸根离子在水溶液中的组成取决于哪些因素？这些因素怎样影响平衡

VO-3

4V2O-4

7

(V3O-3

9

, V10O-6

28

等)。

解：取决于（1）溶液的pH值，随着pH值的下降，聚合度增大，但若加入足够量的酸，溶液中存在稳定的VO2+离子。

（2）钒酸根浓度的大小，浓度低于10-4mol•dm-3时，溶液中存在的仅为单体钒酸根和酸式钒酸根离子，若浓度大于10-4mol•dm-3，则当酸度过高，pH值约为2时，会沉淀出红棕色的五氧化二钒水合物。

11．新生成的氢氧化物沉淀为什么会发生下列变化

（1）Mn(OH)2几乎是白色的，在空气中变为暗褐色？

（2）白色的Hg(OH)2立即变为黄色？

（3）蓝色的Cu(OH)2，加热时为什么变黑？

解：(1) 2Mn(OH)2 + O2 = 2MnO(OH)2MnO(OH)2为暗褐色

(2) Hg(OH)2 = HgO + H2O HgO为黄色

(3) Cu(OH)2 = CuO + H2O CuO为黑色

12．根据下述各实验现象，写出相应的化学反应方程式

（1）往Cr2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，先析出葱绿色絮状沉淀，后又溶解，此时加入溴水，溶液就由绿色变为黄色。用H2O2代替溴水，也得到同样结果。

（2）当黄色BaCrO4沉淀溶解在浓HCl溶液中时得到一种绿色溶液。

（3）在酸性介质中，用锌还原Cr2O-2

7

时，溶液颜色由橙色经绿色而变成蓝色。放置时又变回绿色。

（4）把H2S通入已用H2SO4酸化的K2Cr2O7溶液中时，溶液颜色由橙变绿，同时析出乳白色沉淀。

解：(1) Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3↓

Cr(OH)3 + OH- = Cr(OH)4-

Cr(OH)4- +Br2 = Br- + CrO42- + H2O

2 Cr(OH)4- + 3H2O2 + 2OH- = 2CrO42- + 8H2O

(2) 2BaCrO4 + 2H+ = Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O

Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ = 2Cr3+ + 3Cl2↑ + 7H2O

(3) Cr2O72- + 3Zn + 14H+ = 2Cr3+ + 3Zn2+ + 7H2O