第4板块 大主题整合3 微课时突破3 综合深化解重难（变价金属与两性金属）（课件）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅰ

微课时突破 3　 综合深化解重难 （变价金属与两性金属） 高考题中经常涉及一些陌生金属元素及其化合物，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。 一、 二、 提能力(一) 变价的过渡金属元素及其化合物 三、 目 录 提能力(二) 两性金属元素（Be、Zn）及其化合物 课时跟踪检测 提能力(一) 变价金属的过渡金属元素及其化合物 (一)钛、钒、铬、锰及其化合物的性质 1．钛及其化合物的性质 (1)Ti单质 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) 2TiCl3+3H2↑]。 (2)TiO2 与碱溶液缓慢反应(类似于CO2)，TiO2+2NaOH === Na2TiO3+H2O。 (3)TiCl4 暴露在空气中会冒出白烟：TiCl4+3H2O === H2TiO3↓+4HCl；Zn与TiCl4的盐酸溶液作用，可以生成紫色的TiCl3溶液：2TiCl4+Zn === 2TiCl3+ZnCl2。 2．钒及其化合物的性质 (1)V单质 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 有四种氧化物VO、V2O3、VO2、V2O5，其中，V2O5有强氧化性。 (3)钒盐 ①+5价的钒在溶液中的存在形式与溶液的酸碱度有关，随着溶液pH的降低，其存在形式分别为V、V、V2O5、V。 ②在酸性介质中可以被还原为VO2+(蓝色)、V3+(绿色)、V2+(紫色)： 2H3VO4+H2S+4H+ === 2VO2++6H2O+S↓； 2V+3Zn+8H+ === 2V2++3Zn2++4H2O。 3．铬及其化合物的性质 (1)铬元素的常见价态有+6、+3、+2价。 (2)Cr(OH)3的两性 　Cr3+ Cr(OH)3 [Cr(OH)4]- 　(紫色)　　 (灰蓝色)　　 　 (绿色) (3)Cr(Ⅲ)的还原性 ①Cr3+在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能氧化成Cr： 2Cr3++3H2O2+10OH- === 2Cr+8H2O。 ②在碱性溶液中，亚铬酸盐(Cr)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐： 2Cr+3H2O2+2OH- === 2Cr+4H2O。 (4)Cr(Ⅵ)的氧化性 ①铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡： 2Cr+2H+⥫⥬ Cr2+H2O。 　　　 (黄色)　　　　 (橙红色) ②在酸性溶液中，Cr2具有强氧化性，但在碱性溶液中，Cr的氧化性要弱得多： Cr2+6I-+14H+ === 2Cr3++3I2+7H2O。 4．锰及其化合物的性质 (1)锰元素的常见价态有+7价、+6价、+4价、+3价、+2价，Mn2+在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性。 (2)Mn2+稳定存在于酸性条件下；在碱性条件下，Mn2+易被氧化为MnO2等，如ClO-+Mn2++2OH- === Cl-+MnO2↓+H2O。 (3)Mn(Ⅵ)化合物的性质 Mn稳定存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境中均发生歧化： 3Mn+2H2O === 2Mn+MnO2↓+4OH-； 3Mn+4H+ === 2Mn+MnO2↓+2H2O。 (4)KMnO4的性质 在酸性介质中，Mn具有强氧化性，本身被还原为Mn2+(中性或碱性介质中还原产物不同)： 2Mn+6H++5H2C2O4 === 2Mn2++10CO2↑+8H2O。 (二)钴、镍元素化合物的性质比较 1．Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)在碱性条件下易被氧化，酸性条件下很难被氧化 (1)Co(OH)2在空气中很容易被O2氧化为Co(OH)3。 (2)Ni(OH)2在空气中不能被氧化，在碱性条件下被强氧化剂(如氯气)氧化生成NiO(OH)。 2．Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)化合物的性质——强氧化性 (1)氧化物 氧化钴与氧化镍在酸性溶液中表现强氧化性：Co2O3+6HCl === 2CoCl2+Cl2↑+3H2O；Ni2O3+6HCl === 2NiCl2+Cl2↑+3H2O。 (2)氢氧化物 钴、镍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。 1．(2025·江苏南通一模)工业用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如图。下列说法不正确的是 (　 ) A．工业上可通过电解熔融MgCl2制取金属Mg B．用金属Mg还原TiCl4过程中需要通入N2作保护气 C．“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离 D．制得海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg 全训题点考法 √ 解析：工业生产一般采用电解熔融MgCl2的方法制镁，故A正确；在N2中点燃金属镁生成Mg3N2，则用金属镁还原过程中N2不能用作保护气，可通入Ar作保护气，故B错误；真空蒸馏时，需要将金属Mg、MgCl2分离除去，由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是降低单质Mg和MgCl2的沸点，使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离，故C正确；制得海绵钛中含有少量金属Mg，Ti常温下不与稀盐酸反应，Mg与稀盐酸反应，因此可以用稀盐酸浸泡除Mg，故D正确。 2．(2025·安徽安庆一中检测)软磁材料Mn3O4可由阳极渣和黄铁矿FeS2制得。阳极渣的主要成分为MnO2且含有少量Pb、Fe、Cu等元素的化合物。制备流程如下。 已知25 ℃时，Ksp(MnF2)=5.0×10-3、Ksp(CaF2)=3.5×10-11。下列说法错误的是 (　 ) A．X可为稀硫酸 B．滤渣2成分是Cu(OH)2和CaSO4 C．“酸浸”时FeS2中的铁元素转化为Fe3+，该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2 D．利用MnCO3替代CaO可优化该流程 √ 解析：黄铁矿FeS2和阳极渣加稀硫酸酸浸，发生氧化还原反应，过滤，滤渣1为S、PbSO4，滤液中加H2O2和CaO，其中CaO调溶液pH，将Fe3+和Cu2+转化为Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀，过滤，滤液中加MnF2沉淀Ca2+，过滤得到含MnSO4的滤液，然后经过一系列处理得Mn3O4。MnO2具有较强氧化性，FeS2具有较强还原性，据流程图可知，后续操作得到MnSO4，所以X可为稀硫酸，故A正确；滤液中加CaO调溶液pH，将Fe3+和Cu2+转化为Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀，由于CaSO4微溶，所以滤渣2的成分是Cu(OH)2、CaSO4和Fe(OH)3，故B错误；“酸浸”时FeS2中的铁元素转化为Fe3+，MnO2被还原为MnSO4，反应的离子方程式为3MnO2+2FeS2+12H+ === 3Mn2++2Fe3++ 4S↓+6H2O，所以该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，故C正确；利用MnCO3替代CaO可避免引入杂质Ca2+，即可优化该流程，故D正确。 3．(2023·全国新课标卷)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示。 已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2存在，在碱性介质中以Cr存在。 回答下列问题： (1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为　　 　　(填化学式)。  解析：由题意分析铬钒渣中主要杂质为Fe、Al、Si、P的化合物，水浸渣中主要含SiO2、Fe2O3，得到沉淀的滤渣为Al(OH)3，除硅磷的滤渣中主要含MgSiO3、MgNH4PO4，还原步骤中发生反应：3S2+2Cr2+10H+ === 6S+4Cr3++5H2O，据此解题。(1)根据已知条件可知，最高价铬酸根在碱性介质中以Cr存在，故煅烧后含铬化合物主要为Na2CrO4。 Na2CrO4 (2)水浸渣中主要有SiO2和　 　　　。  解析：煅烧时通入空气，含铁化合物转化为Fe2O3，且Fe2O3不溶于水，故水浸渣中还含有Fe2O3。 (3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是　　　 　。  解析：“沉淀”步骤加入稀H2SO4调pH到弱碱性是为了让[Al(OH)4]-转化为Al(OH)3沉淀而除去。 Fe2O3 Al(OH)3 (4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH<9时，会导致　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  pH>9时，会导致　　　　　　　　　　 　。  解析：体系中存在平衡MgNH4PO4 ⥫⥬ Mg2++N+P，当pH<9时，P+H+ ⥫⥬ HP，c(P)降低，平衡正移，不利于生成MgNH4PO4沉淀；而pH>9时Mg2+会形成Mg(OH)2沉淀，原料利用率低。 溶液中c(P)降低，不利于生成MgNH4PO4沉淀 Mg2+形成Mg(OH)2沉淀 (5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH<1时，溶解为V或VO3+；在碱性条件下，溶解为V或V。上述性质说明V2O5具有　　　　(填标号)。  A．酸性　　B．碱性　　C．两性 解析：根据题干描述，V2O5既可与酸反应生成盐和水，又可与碱反应生成盐和水，故V2O5具有两性。 B (6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析：分离钒后溶液呈酸性，Cr元素以Cr2存在，还原过程中Cr2被S2还原为Cr3+，S2转化为S，因此反应的离子方程式为2Cr2+3S2+10H+ === 4Cr3++6S+5H2O，之后调pH，Cr3+转化为Cr(OH)3。 3S2+2Cr2+10H+ === 6S+4Cr3++5H2O 提能力(二) 两性金属元素（Be、Zn）及其化合物 1．铍和铝有相似的化学性质 (1)二者均能溶于酸溶液也能溶于碱溶液 Be+2NaOH+2H2O === Na2[Be(OH)4]+H2↑； 2Al+2NaOH+6H2O === 2Na[Al(OH)4]+3H2↑。 (2)二者的氢氧化物均为两性氢氧化物，易溶于强碱溶液 Be(OH)2+2NaOH === Na2[Be(OH)4]； Al(OH)3+NaOH === Na[Al(OH)4]。 2．锌及其化合物“心连心” (1)锌与酸、碱的反应 ①Zn+2H+ === Zn2++H2↑； ②Zn+2NaOH+2H2O === Na2[Zn(OH)4]+H2↑。 (2)氧化锌——两性氧化物 ①ZnO+2H+ === Zn2++H2O； ②ZnO+2NaOH+H2O === Na2[Zn(OH)4]。 (3)氢氧化锌——两性氢氧化物 ①Zn(OH)2+2H+ === Zn2++2H2O； ②Zn(OH)2+2OH- ===[Zn(OH)4]2-。 (4)锌盐与强碱溶液反应(以ZnSO4为例) 少量NaOH溶液：Zn2++2OH- === Zn(OH)2↓； 足量NaOH溶液：Zn2++4OH- === [Zn(OH)4]2-。 1．铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，已知反应：BeCl2+Na2[Be(OH)4] === 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Na2[Be(OH)4]溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO D．常温下BeCl2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2 全训题点考法 √ 解析：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，BeCl2是共价化合物，B错误；常温下，将Na2[Be(OH)4]溶液蒸干灼烧后仍得到Na2[Be(OH)4]，C错误；常温下BeCl2溶液的pH<7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeO，D错误。 2．(2025年1月·八省联考晋陕宁青卷)“三废”的科学治理是环境保护和资源循环利用的重要举措。某含砷烟尘主要成分为As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS和ZnS等。一种脱砷并回收As2O3、铜和锌的流程如图： 已知：①As2O3微溶于冷水，易溶于热水； ②“氧化酸浸”中，金属硫化物转化成硫酸盐，难溶于热水的Pb5(AsO4)3Cl转化成H3AsO4； ③萃取时，将萃取剂HL溶于磺化煤油中，所得溶液作为有机相，萃取和反萃取原理为2HL+M2+ ML2+2H+，式中M2+为Cu2+或Zn2+。 回答下列问题： (1)“水浸”时，采用热水的目的是 　　 　。  (2)“氧化酸浸”时，CuS发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　， Pb5(AsO4)3Cl与硫酸反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 将As2O3溶解，便于As2O3回收 CuS+4H2O2 === S+Cu2++4H2O Pb5(AsO4)3Cl+5H2SO4 === 3H3AsO4+5PbSO4+HCl 解析：含砷烟尘(As2O3、Pb5(AsO4)3Cl、CuS、ZnS)用热水水浸，由于As2O3易溶于热水，其它几种物质都不溶于水，过滤后得到As2O3的热溶液，蒸发结晶后得到As2O3；剩余固体加H2SO4、H2O2氧化酸浸，CuS、ZnS被氧化，发生反应：CuS+4H2O2 === S+Cu2++ 4H2O、ZnS+4H2O2 === S+Zn2++4H2O，Pb5(AsO4)3Cl与H2SO4反应生成H3AsO4，发生反应：Pb5(AsO4)3Cl+5H2SO4 === 3H3AsO4+ 5PbSO4 +HCl；用铜萃取剂将Cu2+萃取到有机相中，再加酸溶液将Cu2+反萃取到水相中，得到富铜液；用锌萃取剂将Zn2+萃取到有机相中，再加酸溶液将Zn2+反萃取到水相中，得到富锌液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥等步骤得到ZnSO4·7H2O。 (3)铜萃取剂HL( )中的N、酚羟基O均与Cu2+配位，形成配合物CuL2。该配合物中Cu2+的配位数为　　 　，HL分子结构中设计正壬基的作用是　　 　。“反萃取铜”后，“富铜液”为　　 　相(填“水”或“有机”)。  解析：HL中N、酚羟基O均能与Cu2+形成配位键，每个HL形成2配位，故CuL2中Cu2+的配位数为4；正壬基为烷烃基团，极性较小，易溶于有机溶剂，HL作为萃取剂，与Cu2+形成配位化合物后溶于有机相，从而实现萃取的目的；反萃取后Cu2+在水相中，因此富铜液为水相。 4 使HL分子易溶于有机相 水 (4)“沉砷”时，采用生石灰处理，滤渣主要成分的化学式为　　 　。 解析：“沉砷”时，采用生石灰处理，CaO、H2O与H3AsO4反应生成Ca3(AsO4)2沉淀。 (5)“反萃取锌”时，试剂X为　　 　。  解析：根据2HL+M2+ ML2+2H+可知，反萃取需要加H+使平衡逆向移动，最终得到ZnSO4·7H2O，因此X为H2SO4。 Ca3(AsO4)2 H2SO4 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$