2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第3章 题型课3 高考中常涉及的金属及其化合物的性质

1、PAGE PAGE 10 高考中常涉及的金属及其化合物的性质Zn、Be及其化合物的性质1铍、锌及其化合物性质的相似性两性与酸反应与碱反应单质BeBe2H=Be2H2Be2NaOH2H2O=Na2Be(OH)4H2ZnZn2H=Zn2H2Zn2NaOH2H2O=Na2Zn(OH)4H2氧化物BeOBeO2H=Be2H2OBeO2NaOHH2O=Na2Be(OH)4ZnOZnO2H=Zn2H2OZnO2NaOHH2O=Na2Zn(OH)4氢氧化物Be(OH)2Be(OH)22H=Be22H2OBe(OH)22NaOH=Na2Be(OH)4Zn(OH)2Zn(OH)22H=Zn22H2OZn(OH)

2、22NaOH=Na2Zn(OH)42锌盐(1)可溶性锌盐(如ZnSO4)与少量NaOH溶液反应：Zn22OH=Zn(OH)2与足量NaOH溶液反应：Zn24OH=Zn(OH)42或Zn24OH=ZnOeq oal(2,2)2H2O(2)Na2Zn(OH)4(或Na2ZnO2)与盐酸反应少量Na2Zn(OH)42HCl=Zn(OH)22NaCl2H2O或Na2ZnO22HCl=Zn(OH)22NaCl足量Na2Zn(OH)44HCl=ZnCl22NaCl4H2O或Na2ZnO24HCl=ZnCl22NaCl2H2O1镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制

3、备镓的流程如图所示：下列判断不合理的是()AAl、Ga均处于第A族BGa2O3可与盐酸反应生成GaCl3CGa(OH)3可与NaOH反应生成NaGa(OH)4D酸性：Al(OH)3Ga(OH)3D根据流程中通入适量CO2生成Al(OH)3但不生成Ga(OH)3，可知酸性Al(OH)3Ga(OH)3，D项错误。2锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸溶液，又能溶于强碱溶液，但是Al(OH)3不溶于氨水，而Zn(OH)2能溶于氨水，生成Zn(NH3)42。(1)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法可以鉴别的是_(填序号)。Al2(SO4)3和NaOH Al2(SO4)3和氨水ZnSO4和

4、NaOHZnSO4和氨水(2)ZnSO4溶液中逐滴加入氨水至过量，写出有关的离子方程式：_。答案(1)(2)Zn22NH3H2O=Zn(OH)22NHeq oal(,4)、Zn(OH)24NH3H2O=Zn(NH3)422OH4H2O常考变价金属(V、Cr、Mn、Ti)及其化合物的性质1钒及其化合物(1)钒单质具有耐酸性，在空气中不易被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。(2)钒的氧化物钒的常见化合价为2、3、4、5，对应氧化物分别为VO、V2O3、VO2和V2O4、V2O5。钒的氧化物的化学性质化学式VOV2O3VO2、V2O4V2O5物质类别碱性氧化物碱性氧化物两性氧化物两性氧化物反应方程式V

5、O2H=V2H2OV2O36H=2V33H2OVO22H=VO2H2O、2VO2OH=HV2Oeq oal(,5)V2O52H=2VOeq oal(,2)H2O、V2O56OH=2VOeq oal(3,4)3H2O(3)氢氧化钒化学式V(OH)2V(OH)3制备V22OH=V(OH)2(褐色)V33OH=V(OH)3(绿色)性质(碱)V(OH)22H=V22H2O在空气中极易被氧化V(OH)33H=V33H2O在空气中易被氧化(4)钒盐五价钒盐在碱性较强的溶液中以VOeq oal(3,4)形式存在，在酸性溶液中发生一系列反应生成偏矾酸盐(VOeq oal(,3)、焦矾酸盐(V2Oeq oal(

6、4,7)、多钒酸盐等。四价矾盐在酸性溶液中主要以VO2形式存在，如VOSO4。2铬及其化合物(1)铬单质：最硬的金属，化学性质稳定，常温下在空气中、水中不生锈。(2)铬的氧化物与氢氧化物Cr2O3和Cr(OH)3具有两性，其转化关系如下：相关反应的离子方程式：Cr33OH=Cr(OH)3Cr(OH)3OH=Cr(OH)4Cr(OH)4H=Cr(OH)3H2OCr(OH)33H=Cr33H2O(3)铬盐铬元素的常见价态有2、3、6。Cr()：在酸性溶液中，Cr2具有很强的还原性。Cr()：Cr3在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能被氧化成CrOeq oal(2,4)，2Cr33H2O210OH

7、=2CrOeq oal(2,4)8H2O。在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrOeq oal(,2)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐：2CrOeq oal(,2)3H2O22OH=2CrOeq oal(2,4)4H2O，2CrOeq oal(,2)3Na2O22H2O=2CrOeq oal(2,4)6Na4OH。Cr()：在水溶液中Cr2Oeq oal(2,7)和CrOeq oal(2,4)存在下列平衡：2CrOeq oal(2,4)2HCr2Oeq oal(2,7)H2O(黄色)(橙红色)在酸性溶液中，Cr2Oeq oal(2,7)具有强氧化性，但在碱性溶液中Cr2Oeq oal(2,7)的氧

8、化性要弱得多。3锰及其化合物锰元素常见价态：2、4、6、7。(1)Mn() MnO2不溶于水、硝酸，是两性氧化物。在酸性介质中具有强氧化性，如MnO24HCl(浓) eq o(=,sup9(),sdo9()MnCl2Cl22H2O；遇易燃物可燃烧。遇强氧化剂表现还原性，如3MnO23K2CO3KClO3eq o(=,sup9(),sdo9()3K2MnO4KCl3CO2。可用作催化剂，如2KClO3eq o(=,sup9(MnO2),sdo9()2KCl3O2，2H2O2eq o(=,sup9(MnO2),sdo9()2H2OO2。(2)Mn()MnOeq oal(2,4)能存在于强碱性溶液中

9、，在酸性、中性环境中均发生歧化，即MnOeq oal(2,4)MnOeq oal(,4)MnO2。MnOeq oal(2,4)为绿色，具有强氧化性，能氧化Fe2、S2、HCl等。(3)Mn()KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：4KMnO42H2Oeq o(=,sup9(光照),sdo9()4MnO23O24KOH。在酸性介质中，MnOeq oal(,4)具有强氧化性，本身被还原为Mn2。在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq oal(,4)氧化性减弱，还原产物为MnO2。在强碱性溶液中，MnOeq oal(,4)还原产物为MnOeq oal(2,4)。4钛及其化合物的性质(1)T

10、i：常温时与酸不反应，但可与HF反应(Ti6HF=H2TiF62H2)，也可与热的浓盐酸反应2Ti6HCl(浓) eq o(=,sup9(),sdo9()2TiCl33H2。(2)TiO2：不溶于水和稀酸，可溶解在HF溶液及热的浓硫酸中；可与Cl2反应，TiO22Cl2=TiCl4O2；与碱溶液缓慢反应，TiO22NaOH=Na2TiO3H2O；在高温下与Cl2、C发生反应，TiO22C2Cl2eq o(=,sup9(高温),sdo9()TiCl42CO。(3)TiCl4：暴露在空气中会冒出白烟，TiCl43H2O=H2TiO34HCl；Mg作还原剂时可制备金属钛，2MgTiCl4eq o(=

11、,sup9(1 2201 420 K),sdo9()2MgCl2Ti。(2020全国卷，T26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以3、4、5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3Fe2Al3Mn2开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_。(2)“酸浸氧化”中，VO和VO2被氧化成VOeq oal(,2)，同时还有_被氧化。写出VO转化为VOeq oal(,2)反

12、应的离子方程式：_。(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5xH2O，随滤液可除去金属离子K、Mg2、Na、_，以及部分的_。(4)“沉淀转溶”中，V2O5xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是_。(5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是_。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是_。解析(1)“酸浸氧化”中温度较低时，酸浸和氧化反应速率较慢，加热的目的是加快酸浸和氧化反应速率。(2)从原料看，“酸浸氧化”中四氧化三铁溶于稀硫酸，发生反应Fe3O44H2SO4=FeSO4Fe2(SO4)34H2O，加入的二氧化锰除氧化VO和VO2外，还氧

13、化Fe2。VO转化为VOeq oal(,2)反应的离子方程式为VOMnO22H=VOeq oal(,2)Mn2H2O。(3)根据表格中数据知，pH在3.03.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子随滤液除去，Al3部分沉淀，大量铝离子随滤液除去，K、Mg2、Na、Mn2随滤液除去。(4)在pH13的强碱性溶液中，V2O5xH2O转化为钒酸盐而溶解，Al(OH)3转化为NaAl(OH)4而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣的主要成分是Fe(OH)3。(5)pH8.5时铝元素沉淀，故“调pH”时生成氢氧化铝沉淀，反应的化学方程式为NaAl(OH)4HCl=Al(OH)3NaClH2O。(6)“沉钒”时

14、要使NH4VO3尽可能析出完全，利用同离子效应，加入过量NH4Cl可达到此目的。答案(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)(2)Fe2VOMnO22H=VOeq oal(,2)Mn2H2O(3)Mn2Al3和Fe3(4)Fe(OH)3(5)NaAl(OH)4HCl=Al(OH)3NaClH2O(6)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全1铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，已知反应：BeCl2Na2Be(OH)4=2NaCl2Be(OH)2能完全进行，则下列推断正确的是()ABe(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液B因BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物C

15、常温下Na2Be(OH)4溶液的pH7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeOD常温下BeCl2溶液的pH7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2A铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，Be(OH)2与Al(OH)3性质相似，Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液，A正确；某些共价化合物水溶液的导电性也较强，B错误；Na2Be(OH)4溶液蒸干并灼烧后得到Na2Be(OH)4，C错误；常温下BeCl2溶液的pH7，蒸干并灼烧后得到的残留物是BeO，D错误。2某电镀废料的主要成分为Cr(OH)3(含有Al2O3、ZnO、CuO、NiO等杂质)。以该废料为原料制备重铬酸钠的工艺流程如下：

16、已知：水浸过滤后的滤液中含有Na2CrO4和少量的NaAl(OH)4、Na2ZnO2等物质；2CrOeq oal(2,4)2HCr2Oeq oal(2,7)H2O。请回答下列问题：(1)为了提高水浸效率，可采取的措施有_(填两条即可)。(2)焙烧过程中，氧化剂为_，51.5 g Cr(OH)3参加反应时转移电子为_mol。(3)“一系列操作”包括加入稀硫酸、蒸发浓缩、降温结晶、过滤等。加入稀硫酸的目的是_。(4)将重铬酸钠转化为重铬酸钾的方法是：在浓重铬酸钠溶液中加入氯化钾晶体，采取降温结晶法析出重铬酸钾。由此推知，相同条件下，重铬酸钾的溶解度_(填“大于”或“小于”)重铬酸钠的溶解度。解析答

17、案(1)加热、搅拌(2)O21.5(3)促进铬酸钠转化为重铬酸钠(4)小于3(2020山东等级考，T16)用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：已知：MnO2是一种两性氧化物；25 时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp11016.311038.611032.311012.7回答下列问题：(1)软锰矿预先粉碎的目的是_，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为_。(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的

18、量达到最大值后会减小，减小的原因是_。(3)滤液可循环使用，应当将其导入到_操作中(填操作单元的名称)。(4)净化时需先加入的试剂X为_(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_(当溶液中某离子浓度c1.0105 molL1时，可认为该离子沉淀完全)。(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_。解析(1)对软锰矿进行粉碎，其表面积增大，在后续加入硫化钡溶液时，固体与溶液接触面积大，充分反应，能提高反应速率。分析该制备工艺流程图可知，“反应”操作中硫化钡中的硫元素转化为硫单质，硫化钡中的钡元素转化为氢氧化钡，故软锰矿中的二氧化锰在“反应”操作中被硫化钡中的S2还原，锰元素由4价转化为2价，故MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式是MnO2BaSH2O=Ba(OH)2MnOS。(2)加入的MnO2的量增大，而Ba(OH)2的量减少，是因为MnO2为两性氧化物，能与强碱Ba(OH)2反应，从而导致Ba(OH)2的量减少。(3)滤液中仍含少量的Ba(OH)2，为提高其产率，可将滤液导入前边的“蒸发”操作中。(4)由软锰矿中的杂质成分有Fe3O4可知，其经过与S2的“反应”操作后主要以Fe2形式存在，结合表中四种氢氧化物的溶度积数据，为减少