第3章 第4讲 高考常考查的两性金属及变价金属（Word教参）-【新高考方案】2024高考化学一轮复习（新教材版Ⅱ 新高考）

第4讲　高考常考查的两性金属及变价金属(综合应用课) 高考“题在书外、理在书中”。高考题中经常涉及一些陌生金属元素及其化合物，如2022年辽宁卷第14题涉及元素Bi、Mn,2022年湖南卷第17题涉及元素Ti、V等，命题者常以陌生元素及其化合物为载体，以“生”考“熟”，考查考生的迁移发散能力和创新思维。解决此类问题，还应追根教材，掌握同类元素及其化合物的通性通法是破题之本。 1．(2022·湖南等级考·节选)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下： 已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点： 物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3 沸点/℃ 136 127 57 180 回答下列问题： (1)TiO2与C、Cl2在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表： 物质 TiCl4 CO CO2 Cl2 分压/ MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9 ①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为________________________________； ②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是______________________________。 (2)“除钒”过程中的化学方程式为________________________；“除硅、铝”过程中，分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是________________。 (3)“除钒”和“除硅、铝”的顺序________(填“能”或“不能”)交换，理由是________________________。 (4)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是________。 A．高炉炼铁　　　　　 B．电解熔融氯化钠制钠 C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞 解析：(1)①根据600 ℃混合气体中的分压，计算 TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5∶2∶4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2；②随着温度升高，发生反应C＋CO22CO，导致CO含量升高。 (2)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，发生反应的化学方程式为3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。 (3)若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质，因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换。 (4)该工艺流程中冶炼Ti时发生反应TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2，是利用活动性强的金属置换出活动性弱的金属，与C项铝热反应制锰原理相同，而A项是热还原法，B项是电解法，D项是热分解法。 答案：(1)①5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2　②随着温度升高，C与CO2发生反应C＋CO22CO (2)3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3　蒸馏 (3)不能　若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质 (4)C 2．(2021·辽宁等级考)从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如下： 已知：pH较大时，二价锰[Mn(Ⅱ)]在空气中易被氧化。回答下列问题： (1)Cr元素位于元素周期表第____周期____族。 (2)用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为_______________________________。 (3)常温下，各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lg c总(V)]与pH关系如图1。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)＝0.01 mol·L－1，“沉钒”过程控制pH＝3.0，则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为________________(填化学式)。 (4)某温度下，Cr(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)的沉淀率与pH关系如图2。“沉铬”过程最佳pH为________；在该条件下滤液B中c(Cr3＋)＝________mol·L－1[Kw近似为1×10－14，Cr(OH)3的Ksp近似为1×10－30]。 (5)“转化”过程中生成MnO2的离子方程式为_____________________ ________________________________________________________________________。 (6)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为______