2023版高三一轮总复习化学（苏教版）第2部分 专题3 题型课3高考中常涉及的金属及其化合物的性质

高考中常涉及的金属及其化合物的性质eq\a\vs4\al(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BeBe＋2H＋=Be2＋＋H2↑Be＋2NaOH＋2H2O=Na2[Be(OH)4]＋H2↑ZnZn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑Zn＋2NaOH＋2H2O=Na2[Zn(OH)4]＋H2↑氧化物BeOBeO＋2H＋=Be2＋＋H2OBeO＋2NaOH＋H2O=Na2[Be(OH)4]ZnOZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2OZnO＋2NaOH＋H2O=Na2[Zn(OH)4]氢氧化物Be(OH)2Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2OBe(OH)2＋2NaOH=Na2[Be(OH)4]Zn(OH)2Zn(OH)2＋2H＋=Zn2＋＋2H2OZn(OH)2＋2NaOH=Na2[Zn(OH)4]2．锌盐(1)可溶性锌盐(如ZnSO4)与少量NaOH溶液反应：Zn2＋＋2OH－=Zn(OH)2↓与足量NaOH溶液反应：Zn2＋＋4OH－=[Zn(OH)4]2－或Zn2＋＋4OH－=ZnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋2H2O(2)Na2[Zn(OH)4](或Na2ZnO2)与盐酸反应少量Na2[Zn(OH)4]＋2HCl=Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O或Na2ZnO2＋2HCl=Zn(OH)2↓＋2NaCl足量Na2[Zn(OH)4]＋4HCl=ZnCl2＋2NaCl＋4H2O或Na2ZnO2＋4HCl=ZnCl2＋2NaCl＋2H2O1．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。工业制备镓的流程如图所示：下列判断不合理的是()A．Al、Ga均处于第ⅢA族B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2D．酸性：Al(OH)3>Ga(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)3＜Ga(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)4]2＋。(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)。①Al2(SO4)3和NaOH②Al2(SO4)3和氨水③ZnSO4和NaOH④ZnSO4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)①③④(2)Zn2＋＋2NH3·H2O=Zn(OH)2↓＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、Zn(OH)2＋4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O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VO＋2H＋=V2＋＋H2OV2O3＋6H＋=2V3＋＋3H2OVO2＋2H＋=VO2＋＋H2O、2VO2＋OH－=HV2Oeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋H2O、V2O5＋6OH－=2VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))＋3H2O(3)氢氧化钒化学式V(OH)2V(OH)3制备V2＋＋2OH－=V(OH)2↓(褐色)V3＋＋3OH－=V(OH)3↓(绿色)性质(碱)V(OH)2＋2H＋=V2＋＋2H2O在空气中极易被氧化V(OH)3＋3H＋=V3＋＋3H2O在空气中易被氧化(4)钒盐①五价钒盐在碱性较强的溶液中以VOeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(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\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))、焦矾酸盐(V2Oeq\o\al(\s\up1(4－),\s\do1(7)))、多钒酸盐等。②四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：Cr3＋eq\o(,\s\up9(①OH－),\s\do9(④H＋))Cr(OH)3eq\o(,\s\up9(②OH－),\s\do9(③H＋))[Cr(OH)4]－(紫色)(灰蓝色)(绿色)相关反应的离子方程式：①Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓②Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－③[Cr(OH)4]－＋H＋=Cr(OH)3↓＋H2O④Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O(3)铬盐铬元素的常见价态有＋2、＋3、＋6。①Cr(Ⅱ)：在酸性溶液中，Cr2＋具有很强的还原性。②Cr(Ⅲ)：Cr3＋在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能被氧化成CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－=2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋8H2O。在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)))可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐：2CrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2O2＋2OH－=2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H2O，2CrOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3Na2O2＋2H2O=2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋6Na＋＋4OH－。③Cr(Ⅵ)：在水溶液中Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))和CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))存在下列平衡：2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H＋Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋H2O(黄色)(橙红色)在酸性溶液中，Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))具有强氧化性，但在碱性溶液中Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))的氧化性要弱得多。3．锰及其化合物锰元素常见价态：＋2、＋4、＋6、＋7。(1)Mn(Ⅳ)MnO2不溶于水、硝酸，是两性氧化物。①在酸性介质中具有强氧化性，如MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up9(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；遇易燃物可燃烧。②遇强氧化剂表现还原性，如3MnO2＋3K2CO3＋KClO3eq\o(=,\s\up9(△))3K2MnO4＋KCl＋3CO2↑。③可用作催化剂，如2KClO3eq\o(=,\s\up9(MnO2),\s\do9(△))2KCl＋3O2↑，2H2O2eq\o(=,\s\up9(MnO2),\s\do9())2H2O＋O2↑。(2)Mn(Ⅵ)①MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))能存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境中均发生歧化，即MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))→MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋MnO2。②MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))为绿色，具有强氧化性，能氧化Fe2＋、S2－、HCl等。(3)Mn(Ⅶ)KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：4KMnO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up9(光照))4MnO2↓＋3O2↑＋4KOH。①在酸性介质中，MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋。②在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))氧化性减弱，还原产物为MnO2。③在强碱性溶液中，MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))还原产物为MnOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。4．钛及其化合物的性质(1)Ti：常温时与酸不反应，但可与HF反应(Ti＋6HF=H2TiF6＋2H2↑)，也可与热的浓盐酸反应[2Ti＋6HCl(浓)eq\o(=,\s\up9(△))2TiCl3＋3H2↑]。(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，TiO2＋2Cl2=TiCl4＋O2；与碱溶液缓慢反应，TiO2＋2NaOH=Na2TiO3＋H2O；在高温下与Cl2、C发生反应，TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up9(高温))TiCl4＋2CO。(3)TiCl4：暴露在空气中会冒出白烟，TiCl4＋3H2O=H2TiO3↓＋4HCl；Mg作还原剂时可制备金属钛，2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up9(1220～1420K))2MgCl2＋Ti。(2020·全国Ⅰ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Fe3＋Fe2＋Al3＋Mn2＋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\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，同时还有被氧化。写出VO＋转化为VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))反应的离子方程式：。(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、，以及部分的。(4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③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Fe3O4＋4H2SO4=FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O，加入的二氧化锰除氧化VO＋和VO2＋外，还氧化Fe2＋。VO＋转化为VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))反应的离子方程式为VO＋＋MnO2＋2H＋=VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋Mn2＋＋H2O。(3)根据表格中数据知，pH在3.0～3.1时，铁离子接近沉淀完全，少量铁离子随滤液②除去，Al3＋部分沉淀，大量铝离子随滤液②除去，K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋随滤液②除去。(4)在pH>13的强碱性溶液中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解，Al(OH)3转化为Na[Al(OH)4]而溶解，Fe(OH)3不溶，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。(5)pH＝8.5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Na[Al(OH)4]＋HCl=Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O。(6)“沉钒”时要使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)Fe2＋VO＋＋MnO2＋2H＋=VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋Mn2＋＋H2O(3)Mn2＋Al3＋和Fe3＋(4)Fe(OH)3(5)Na[Al(OH)4]＋HCl=Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O(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：BeCl2＋Na2BeO2＋2H2O=2NaCl＋2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是()A．Be(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．常温下Na2BeO2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeOD．常温下BeCl2溶液的pH>7，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；Na2BeO2溶液蒸干并灼烧后得到Na2BeO2，C错误；常温下BeCl2溶液的pH<7，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：已知：①水浸过滤后的滤液中含有Na2CrO4和少量的NaAlO2、Na2ZnO2等物质；②2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H＋Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(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，51.5gCr(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物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10－16.31×10－38.61×10－32.31×10－12.7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的量达到最大值后会减小，减小的原因是。(3)滤液Ⅰ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c≤1.0×10－5mol·L－1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MnO2＋BaS＋H2O=Ba(OH)2＋MnO＋S。(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Ⅰ中仍含少量的Ba(OH)2，为提高其产