2021届高三化学一轮复习：第三章 第5课时　高考题中常涉及的金属及其性质 课时练含解析

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 一、含铁、钴、镍元素的物质性质比较 Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、 Ni(Ⅲ)性质差异 Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、 Ni(Ⅱ)性质差异 氧 化 物 氧化钴与氧化镍在酸性溶液中显示出强氧化性:Co2O3+6HCl2CoCl2+Cl2↑+3H2O Ni2O3+6HCl2NiCl2+Cl2↑+3H2O 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 氢 氧 化 物 铁的氢氧化物只与酸发生酸碱中和反应: Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O 镍、钴的氢氧化物与还原性酸发生氧化还原反应: 2Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+6H2O、 2Ni(OH)3+6H++2Cl-2Ni2++Cl2↑+6H2O 氢 氧 化 物 铁的氢氧化物只与酸发生酸碱中和反应: Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O 镍、钴的氢氧化物与还原性酸发生氧化还原反应: 2Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+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++2H2O4Co2++4H++O2↑ Fe3+在酸性溶液中可以稳定存在 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) 二、钒、铬、锰单质及其化合物性质 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+、 (偏钒酸盐)、 (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。 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。 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。 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+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+