2021版高考化学大一轮复习苏教专用课件：专题四 第5课时 高考题中常涉及的金属及其性质

1.钒(V)及其化合物 (1)钒单质的性质:银白色金属,熔点高,有延展性,质地坚硬,无磁性。具有耐酸性,在空 气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 (2)钒的氧化物 钒能分别以+2、+3、+4、+5价与氧结合,形成四种氧化物,一氧化钒,三氧化二钒,二氧 化钒,五氧化二钒。
(3)钒盐 钒盐包括 V4+、V O3 (偏钒酸盐)、V O34 (正钒酸盐)形成的盐,包括:偏钒酸铵、 偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、焦钒酸钠;四价盐:硫酸氧钒、草酸氧钒。不 同价态的钒离子有不同的颜色:(VO2)+颜色为浅黄色或深绿色,(VO)2+为蓝色,V3+ 为绿色,V2+为紫色。
对点集训
1.(2019·全国Ⅲ卷)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然 二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图所示。回 答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 Mn2+ Fe2+
第5课时 高考题中常涉及的金属及其性质
[课型标签:拓展课 提能课]
拓展一 变价金属及其化合物性质与应用
知识拓展
一、含铁、钴、镍元素的物质性质比较
Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、
Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、
Ni(Ⅲ)性质差异
Ni(Ⅱ)性质差异
氧化钴与氧化镍在酸性溶
液中显示出强氧化
氧 化 物
性:Co2O3+6HCl 2CoCl2+ Cl2↑+3H2O Ni2O3+6HCl 2NiCl2+ Cl2↑+3H2O
与 氨 水 反 应
①Fe(OH)2 Fe(OH)3 ②Co(OH)2 [Co(NH3)6]2+ ③Ni(OH)2 [Ni(NH3)6]2+ 借此反应,可以使三种离子分离
结论 与解释
①由于Fe(OH)2的稳定性弱于Co(OH)2、Ni(OH)2,故三者的还原性 存在规律:Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2,因此三者与氧化剂和氨水反 应的条件与产物也不同 ②由于铁、钴、镍的核电荷数依次增大,故对电子的吸引能力依 次增强,所以正三价的氧化性呈现如下规律:Fe(Ⅲ)<Co(Ⅲ) <Ni(Ⅲ)
Mg2++2F-平衡向沉淀溶解
2.铬(Cr)及其化合物
(1)铬单质的性质:铬是银白色的金属,难熔(熔点1 800 ℃),铬是最硬的金属,铬的化学 性质很稳定,在常温下,放在空气中或浸在水里,不会生锈。
(2)重要化合物
①Cr2O3 性质:绿色颜料,俗称“铬绿”,它是一种两性氧化物,能与酸或浓碱溶液反应。
②K2Cr2O7(重铬酸钾) 性质:橙红色晶体,具有强氧化性,与盐酸反应(加热)制备氯气,K2Cr2O7还可以用来检测司 机酒驾。在分析化学中,可以用K2Cr2O7来测定铁的含量。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是
。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因
是
。
解析:(4)根据题干信息,加入Na2S是为了除去锌离子和镍离子,所以滤渣3是生成的沉淀 ZnS和NiS。
(5)由 HF H++F-知,酸度过大,F-浓度减小,使得 MgF2 方向移动,Mg2+沉淀不完全。
与酸发生酸碱中和反应:
Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
氢 镍、钴的氢氧化物与还原性酸发生
氧 氧化还原反应:
化 2Co(OH)3+6H++2Cl- 2Co2++Cl2↑
物 +6H2O、 2Ni(OH)3+6H++2Cl-
2Ni2++Cl2↑
+6H2O
离 子 存 在 状 态
Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)仅能存在于固态物 质或配合物中,在水溶液中会发生 如下反应(镍同): 4Co3++2H2O 4Co2++4H++O2↑ Fe3+在酸性溶液中可以稳定存在
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3.锰(Mn)及其化合物 (1)锰单质的性质:银白色金属,硬而脆,熔沸点高;在空气中易氧化生成褐色氧化物覆 盖层,燃烧时生成四氧化三锰;溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。 (2)锰的化合物 ①二氧化锰 黑色结晶体或无定形粉末。熔点390 ℃,不溶于水和硝酸,与苛性碱和氧化剂共熔,放 出二氧化碳而生成高锰酸盐,在535 ℃分解成三氧化二锰和氧气,是强氧化剂。 ②高锰酸钾:又名灰锰氧 性质:紫色的结晶固体,溶于水、碱液,微溶于甲醇、丙酮、硫酸。具有强氧化性,在 生活、医疗上广泛用作杀菌消毒剂,在实验室中和工业上常用作氧化剂,作氧化剂时 其还原产物因介质的酸碱性而不同。
但氧化铁与酸只发生复分
解反应
氢 氧 化 物 还 原 性
还原性的变化规律: Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2 ①Fe(OH)2在空气中极易被氧化成 Fe(OH)3 ②Co(OH)2 在空气中被 O2 氧化的速度较 慢;可以被强氧化剂(H2O2)迅速氧化 ③Ni(OH)2 在空气中不易被氧化,只有在 更强的氧化剂条件下才会氧化生成 Ni(OH)3
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉 淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完 全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7 10.9 8.2
8.9
(1)“滤渣1”含有S和 程式:
;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方 。
解析:(1)Si 元素以 SiO2或不溶性硅酸盐存在,SiO2与硫酸不反应,所以滤渣 1 中除 了 S 还有 SiO2(或不溶性硅酸盐);在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了 氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为 MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O。 答案:(1)SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是 (3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为
。 ～6之间。
解析:(2)二氧化锰作为氧化剂,使得MnS反应完全,且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+。 (3)由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该控制pH在4.7～6之间。
答案:(2)将Fe2+氧化为Fe3+ (3)4.7