配套K12版高考化学一轮复习 培优计划 第三章 金属及化合物 三 拓展点题在书外理在书中的陌.docx

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三、拓展点——“题在书外，理在书中”的陌生元素

铍及其化合物的特性

铍和铝有相似的化学性质

1．二者均不仅能溶于酸溶液，也能溶于碱溶液，放出H2。

Be＋2NaOH＋2H2O===Na2[Be（OH）4]＋H2↑

或Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑；

2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑

或2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋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]

或Be（OH）2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O；

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]

或Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。

3．BeCl2和AlCl3均为共价化合物，易升华，易溶于有机溶剂。

4．铍、铝与冷的浓硝酸接触，发生“钝化”现象。

5．铍、铝的盐都易水解。

[示例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．BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物

C．Na2BeO2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO

D．BeCl2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2

[分析]　铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，Be（OH2）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溶液蒸干灼烧后得到Na2BeO2，C错误；BeCl2溶液pH<7，蒸干并灼烧后得到的残留物是BeO，D错误。

[答案]　A

锌及其化合物

1．锌及其化合物“心连心”

2．金属锌的化学性质

（1）与空气中的水、CO2、O2反应

CO2＋2O2＋3H2O＋4Zn===ZnCO3·3Zn（OH）2

（2）与大多数非金属反应

2Zn＋O2

2ZnO，Zn＋X2

ZnX2（X为F、Cl、Br、I）

（3）与酸、碱的反应

Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

Zn＋2H2O＋2NaOH===Na2[Zn（OH）4]＋H2↑

或Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑

（4）与盐溶液的置换反应

Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋

3．氧化锌——两性氧化物

ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O

ZnO＋2NaOH＋H2O===Na2[Zn（OH）4]

或ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O

4．氢氧化锌——两性氢氧化物

（1）两性

Zn（OH）2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O

Zn（OH）2＋2OH－===[Zn（OH）4]2－

或Zn（OH）2＋2OH－===ZnO

＋2H2O

（2）受热分解

Zn（OH）2

ZnO＋H2O

（3）制法

Zn2＋＋[Zn（OH）4]2－===2Zn（OH）2↓

或Zn2＋＋ZnO

＋2H2O===2Zn（OH）2↓

5．锌盐

（1）ZnSO4

①与可溶性钡盐反应

ZnSO4＋BaCl2===ZnCl2＋BaSO4↓

②与强碱溶液反应

ZnSO4溶液中加入少量NaOH溶液：

Zn2＋＋2OH－===Zn（OH）2↓

ZnSO4溶液中加足量NaOH溶液：

Zn2＋＋4OH－===[Zn（OH）4]2－

或Zn2＋＋4OH－===ZnO

＋2H2O

③与Na2[Zn（OH）4]或Na2ZnO2反应生成Zn（OH）2沉淀。

（2）Na2[Zn（OH）4]或Na2ZnO2

①与少量盐酸反应：

Na2[Zn（OH）4]＋2HCl===Zn（OH）2↓＋2NaCl＋2H2O

或Na2ZnO2＋2HCl===Zn（OH）2↓＋2NaCl

②与足量盐酸反应：

Na2[Zn（OH）4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O

或Na2ZnO2＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋2H2O

③与少量CO2反应：

Na2[Zn（OH）4]＋CO2===Zn（OH）2↓＋Na2CO3＋H2O

或Na2ZnO2＋CO2＋H2O===Zn（OH）2↓＋Na2CO3

④与足量CO2反应：

Na2[Zn（OH）4]＋2CO2===Zn（OH）2↓＋2NaHCO3

或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn（OH）2↓＋2NaHCO3

⑤与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应，生成Zn（OH）2沉淀。

[示例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＋。

回答下列问题：

（1）单质铝溶于NaOH溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________（用化学式表示）。

（2）写出锌和NaOH溶液反应的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）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NaOH　　②Al2（SO4）3和氨水

③ZnSO4和NaOH④ZnSO4和氨水

（4）写出可溶性铝盐和氨水反应的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

试解释实验室不宜用可溶性锌盐与氨水反应制取氢氧化锌的原因：

________________________________________________________________________。

[分析]　

（1）Al与NaOH溶液反应生成Na[Al（OH）4]或NaAlO2。

（2）锌与NaOH溶液反应的离子方程式为

Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn（OH）4]2－＋H2↑

或Zn＋2OH－===ZnO

＋H2↑

（3）①Al2（SO4）3与NaOH溶液滴加顺序不同，现象不同，可鉴别；②Al2（SO4）3与氨水滴加顺序不同，现象相同，不可鉴别；③ZnSO4与NaOH溶液滴加顺序不同，现象不同，可鉴别；④ZnSO4与氨水滴加顺序不同，现象不同，可鉴别。

（4）可溶性铝盐与氨水反应生成Al（OH）3，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

，因Zn（OH）2能溶于氨水，故在实验室里不能用可溶性锌盐与氨水反应制取Zn（OH）2。

[答案]　

（1）[Al（OH）4]－（或AlO

）

（2）Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn（OH）4]2－＋H2↑

（或Zn＋2OH－===ZnO

＋H2↑）

（3）①③④

（4）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

　可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）2可溶于过量氨水中，生成[Zn（NH3）4]2＋，氨水的用量不易控制

其他具有金属性和非金属性的元素——Cr和B

1．铬的氧化物与氢氧化物

（1）Cr2O3和Cr（OH）3显两性，其转化关系如下：

Cr3＋（紫色）

Cr（OH）3（灰蓝色）

[Cr（OH）4]－（绿色）

反应的离子方程式：

①Cr3＋＋3OH－===Cr（OH）3↓

②Cr（OH）3＋OH－===[Cr（OH）4]－

Cr3＋＋4OH－===[Cr（OH）4]－

③[Cr（OH）4]－＋H＋===Cr（OH）3↓＋H2O

④Cr（OH）3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O

[Cr（OH）4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O

（2）铬（Ⅵ）最重要的化合物为K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O

和CrO

存在下列平衡：

2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O

（黄色）　　　　（橙红色）

在碱性溶液中，[Cr（OH）4]－可以被过氧化氢氧化成CrO

。

在酸性溶液中CrO

转变为Cr2O

。

2．硼及其化合物

（1）转化关系

（2）相应步骤涉及的反应

①硼镁矿与烧碱溶液反应生成可溶于水的偏硼酸钠（NaBO2）和Mg（OH）2：

2MgO·B2O3＋2NaOH＋H2O===2NaBO2＋2Mg（OH）2↓

向偏硼酸钠溶液中通入CO2使NaBO2转化成硼砂：

4NaBO2＋CO2＋10H2O===Na2B4O5（OH）4·8H2O＋Na2CO3

②将硼砂与硫酸反应，得到硼酸：

Na2B4O5（OH）4·8H2O＋H2SO4===4H3BO3＋Na2SO4＋5H2O

③硼酸加热分解得到氧化硼：

2H3BO3

B2O3＋3H2O

④用镁或铝还原B2O3制得硼：

B2O3＋3Mg

3MgO＋2B

⑤硼和NaOH溶液反应生成NaBO2（或Na[B（OH）4]）和H2：

2B＋2NaOH＋2H2O===2NaBO2＋3H2↑

或2B＋2NaOH＋6H2O===2Na[B（OH）4]＋3H2↑

[示例3]　以铬铁合金（含少量Co、Ni、C等元素）为原料制备Cr2O3并获得副产品FeC2O4·2H2O的工艺流程如下：

（1）工业上酸溶时通常用硫酸而不用盐酸的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）已知滤渣2的主要成分是CoS和NiS，则滤渣1的主要成分是________（填化学式）。

（3）在加入Na2S除杂前需将溶液pH调到4左右，Cr3＋、Fe2＋浓度与溶液pH之间的关系如图，分析pH调至4左右的原因：

pH过小，加入Na2S后会产生H2S并逸出；________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）已知Cr（OH）3是两性氢氧化物，若沉铬时pH过大，则Cr（OH）3会转化为CrO

，该反应的离子方程式为__________________________________________________；证明Cr（OH）3沉淀洗涤干净的方法是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

[分析]　

（1）硫酸属于难挥发性酸，价格相对盐酸便宜，盐酸属于挥发性酸，使用盐酸会提高成本，因此工业上一般使用硫酸；

（2）滤渣2的成分是CoS和NiS，根据铁铬合金中的成分，酸溶时，只有C不与稀硫酸反应，因此滤渣1的成分是C；（3）根据题意，pH过小，加入Na2S后会产生H2S并逸出，pH过大，根据图像，Cr3＋、Fe2＋在溶液中的浓度降低，说明Cr3＋和Fe2＋转化成沉淀，因此pH过大，Cr3＋、Fe2＋会沉淀；（4）Cr（OH）3表现两性，与碱反应的离子方程式为Cr（OH）3＋OH－===CrO

＋2H2O，沉铬过程中溶液中含有SO

，因此要证明沉淀已洗净，即证明溶液中不含SO

，具体操作是取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无明显现象，则说明沉淀已洗涤干净。

[答案]　

（1）硫酸价格便宜，是难挥发性酸，盐酸易挥发　

（2）C　（3）pH过大，Cr3＋、Fe2＋会沉淀　（4）Cr（OH）3＋OH－===CrO

＋2H2O　取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无明显现象，则说明沉淀已洗涤干净（或其他合理答案）

[专项增分集训]　

1．碲是ⅥA族元素，其单质和化合物在化工生产等方面具有广泛地应用。

（1）TeO2是两性氧化物，微溶于水，可溶于强酸或强碱。

TeO2和NaOH溶液发生反应的离子方程式为______________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）从粗铜精炼的阳极泥（主要含有Cu2Te）中提取粗碲的一种工艺流程如图：

①已知加压酸浸时控制溶液的pH为5.0，生成TeO2沉淀。

如果H2SO4溶液浓度过大，产生的后果是________________________________________________

________________________________________________________________________。

②“加压酸浸”中为什么要加压？

__________________________________________

________________________________________________________________________。

③对滤渣“酸浸”后，将Na2SO3加入Te（SO4）2溶液中进行“还原”得到固态碲，该反应的离子方程式是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

④“还原”得到固态碲后分离出粗碲的方法是________，对粗碲进行洗涤，判断洗涤干净的实验操作和现象是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

已知阳极泥中Cu2Te的含量为a%，则m吨阳极泥理论上可制得纯度为n%的粗碲________吨。

解析：

（1）TeO2是两性氧化物，和NaOH溶液反应生成盐Na2TeO3和水，反应的离子方程式为TeO2＋2OH－===TeO

＋H2O。

（2）①TeO2具有两性，如果溶液酸性过强，TeO2会继续与酸反应，导致TeO2沉淀不完全；②加压可以加快溶解速率，有利于反应向生成TeO2的方向进行；③Na2SO3加入Te（SO4）2溶液中进行还原得到固态碲，同时生成SO

，该反应的离子方程式是2SO

＋Te4＋＋2H2O===Te↓＋2SO

＋4H＋；④通过过滤从反应后的混合液中获得粗碲，粗碲表面附着的离子中含有SO

，因此判断洗涤干净的实验操作和现象是取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，则说明洗涤干净。

已知阳极泥中Cu2Te的含量为a%，根据原子守恒可知，Cu2Te～Te，m吨阳极泥理论上可制得纯度为n%的粗碲

＝

吨。

答案：

（1）TeO2＋2OH－===TeO

＋H2O　

（2）①TeO2会继续与酸反应，导致TeO2沉淀不完全　②加快溶解速率，有利于反应向生成TeO2的方向进行　③2SO

＋Te4＋＋2H2O===Te↓＋2SO

＋4H＋　④过滤　取少量最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，则说明洗涤干净　

2．（2018·江西五校联考）工业生产硫酸的废钒催化剂以VOSO4形式存在，同时含有K2SO4、SiO2杂质，除去杂质并把VOSO4转化成V2O5的工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）操作①的名称为________。

（2）V2O5为两性氧化物，它与强碱反应生成VO

。

该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（3）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2＋，HA表示有机萃取剂）：

RSO4　＋　2HA　　RA2　＋　H2SO4

（水层）　　（有机层）　（有机层）　　（水层）

步骤②中萃取时必须加入适量碱，其原因是_________________________________

________________________________________________________________________。

（4）步骤④用氯酸钾氧化，会产生一种可溶于水的（VO2）2SO4副产物，写出该离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）步骤⑤生成NH4VO3所发生反应的化学方程式为________________________________________________；若溶液中c（VO

）＝0.1mol·L－1，为使钒元素的沉淀率达到98%，至少应调节溶液中的c（NH

）为__________。

[Ksp（NH4VO3）＝1.6×10－3]

解析：

（1）二氧化硅不溶于水，操作①为过滤。

（2）V2O5与强碱反应生成VO

与水。

（3）步骤②中萃取时必须加入适量碱，因为萃取过程中有硫酸生成，加入的碱会中和生成的硫酸，促进平衡正向移动。

（4）用氯酸钾氧化，VOSO4被氧化成可溶于水的（VO2）2SO4，氯元素被还原为Cl－，根据化合价的升降写出离子方程式。

（5）氨水和KVO3发生复分解反应，生成难溶性的NH4VO3和KOH，化学方程式为NH3·H2O＋KVO3===KOH＋NH4VO3↓；溶液中c（VO

）＝0.1mol·L－1，为使钒元素的沉淀率达到98%，则沉淀后c（VO

）＝0.002mol·L－1，结合Ksp（NH4VO3）＝1.6×10－3计算c（NH

）。

答案：

（1）过滤

（2）V2O5＋6OH－===2VO

＋3H2O

（3）加入碱中和产生的酸，平衡右移，提高了钒的萃取率

（4）ClO

＋6VO2＋＋3H2O===6VO

＋6H＋＋Cl－

（5）NH3·H2O＋KVO3===KOH＋NH4VO3↓

0．8mol·L－1

3．已知铬铁矿成分及含量如表所示：

成分

Cr2O3

FeO

SiO2

Al2O3

其他

质量分数

45%

32.5%

11.5%

10.8%

0.2%

某学习小组模拟化工生产，以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的流程如下：

已知，在铬铁矿粉与纯碱、氯酸钾、氢氧化钠共熔过程中，铁元素的转化形式为FeO→Fe2O3→NaFeO2。

回答下列问题：

（1）铬铁矿粉中铬元素的化合价为________。

（2）配平下列方程式：

6FeO＋6Cr2O3＋

NaOH＋

KClO3===

Na2CrO4＋

Fe2O3＋

KCl＋

_____________________________________________

（3）流程中“水浸”使NaFeO2强烈水解生成沉淀。

写出离子方程式：

________________________________________________________________________。

（4）对乙滤液酸化处理，发生反应2CrO

＋2H＋Cr2O

＋H2O，增大c（H＋）的目的是________________________________________________________________________。

产品中因①酸化而引入的杂质有________（填化学式）。

向Na2Cr2O7溶液中加入KCl，能转化成K2Cr2O7，其原理是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）已知：

常温下，AlO

＋H＋＋H2OAl（OH）3（s）　K＝a。

当溶液pH＝b时，c（AlO

）＝________________。

（用代数式表示）

（6）实验室酸性废水中的Cr2O

要先处理，后排放。

宜选择下列处理剂中的________（填字母）。

A．NaCl　　　　　　　　B．Na2SO3

C．FeSO4D．CaO

解析：

（1）铬铁矿粉中铬以三氧化二铬的形式存在，铬元素化合价为＋3。

（2）观察化学反应，铁、铬元素化合价升高，氯元素化合价降低，由铬酸钠的化学计量数确定氢氧化钠的化学计量数，氯酸钾和氯化钾的化学计量数相等，产物缺水。

化学方程式为6FeO＋6Cr2O3＋24NaOH＋7KClO3===12Na2CrO4＋3Fe2O3＋7KCl＋12H2O。

（3）铁酸钠遇水发生水解生成氢氧化铁和氢氧化钠，离子方程式为FeO

＋2H2O===Fe（OH）3↓＋OH－。

（4）重铬酸钾是强氧化剂，乙滤液不能用氧化性酸如硝酸等酸化，也不能用还原性酸如盐酸、氢碘酸等，应该选择稀硫酸酸化，故产品中可能混有硫酸钠、硫酸钾。

K2Cr2O7的溶解度小于重铬酸钠，K2Cr2O7易析出。

（5）pH＝b，c（H＋）＝1×10－bmol·L－1，K＝

，c（AlO

）＝

mol·L－1。

（6）A项，加入氯化钠，产生氯气，不可以；B项，加入亚硫酸钠，产生硫酸盐，可以；C项，加入硫酸亚铁，能除重铬酸钾，可以；D项，加入生石灰，不能除去重铬酸钾，不可以。

答案：

（1）＋3　

（2）24　7　12　3　7　12　H2O

（3）FeO

＋2H2O===Fe（OH）3↓＋OH－

（4）提高CrO

转化率　Na2SO4，K2SO4　K2Cr2O7的溶解度较小

（5）

mol·L－1　（6）BC

4．（2018·海东市重点中学联考）锌元素是重要的金属元素，锌及其化合物在生活、生产中有广泛应用，回答下列问题：

（1）ZnO和Al2O3的化学性质相似，写出ZnO和NaOH溶液反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（2）闪锌矿（主要成分为ZnS）、软锰矿（主要成分为MnO2）与硫酸共热时可以析出单质硫，该反应的化学方程式为__________________________________________