大数据建模高考化学：铜、锰等过渡元素

【高考化学·考试大纲】(1)了解常见金属Cu及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。

【课程标准·学业要求】(1)能列举、描述、辨识典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。(2)能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。

1.下列说法正确的是(　)

A.[16 全国Ⅱ,13]除去Cu粉中混有的CuO,可以用加入稀硝酸溶液,过滤、洗涤、干燥的方法

B.[15 全国Ⅱ,13]将草酸溶液滴加到高锰酸钾酸性溶液中,溶液逐渐褪色

2.[15 全国Ⅱ,26]某滤渣中含有二氧化锰、碳粉和MnOOH,欲从中得到较纯的二氧化锰,最简便的方法是_____________;其原理是_______________。

3.[16 全国Ⅰ,27]元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4-(绿色)、Cr2O72-(橙红色)、CrO42-(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:

(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是________________________________。

(2)CrO42-和Cr2O72-溶液在一定的pH值条件下,可相互转化。用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应______________________________。

(3)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O72-还原成Cr3+,反应的离子方程式为___________________________。

一、铜及其化合物

1.铜

紫红色的固体,主要的化学反应有:

(1)与非金属O2、Cl2、S的反应

在潮湿的空气中生成绿色的碱式碳酸铜:

2Cu+O2+CO2+H2O==Cu2(OH)2CO3

(2)与氧化性酸(浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3)的反应

(3)与盐(AgNO3、FeCl3)反应:

Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag

Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2

2.氧化铜

不溶于水的黑色固体,主要与酸、氢气、CO、乙醇等反应:

(1)碱性氧化物:CuO+2H+==Cu2++H2O

(2)还原成单质:

①与H2反应:

②与CO反应:

(3)*与乙醇反应:+H2O

3.氧化亚铜

不溶于水的红色固体,主要与酸、氢气等反应:

与H2反应:

与酸反应:Cu2O+2H+==Cu2++Cu+H2O

4.氢氧化铜

弱碱,蓝色固体,难溶于水。

(1)与酸反应:Cu(OH)2+2H+==Cu2++2H2O

(2)不稳定性:

5.铜盐

(1)无水CuSO4是白色粉末,可用来检验水,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),但不适合作干燥剂。

CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾或胆矾,受热易分解:蓝色晶体受热转化为白色粉末。

(2)铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子是重金属离子,能使蛋白质变性。利用这一性质,用胆矾、熟石灰和水配制了农药波尔多液,用来杀死植物的病毒。

二、锰(Mn)及其化合物

1.Mn的主要化合价有:+2、+3、+4、+6、+7价。

2.二氧化锰(MnO2)

黑色粉末状固体,主要性质有:

(1)催化剂:

(2)实验室制Cl2的常用氧化剂:

(3)制干电池的正极材料(作氧化剂)

普通(酸性)锌锰干电池:

2MnO2+2e-+2NH+4==Mn2O3+2NH3↑+H2O

碱性锌锰干电池:

MnO2+e-+H2O==MnOOH+OH-

3.高锰酸钾(KMnO4)

紫色固体,医药上常用作消毒剂。是最常用的强氧化剂:(该反应中,生成的MnO2可作为自身反应的催化剂)。

三、银(Ag)及其化合物

1.银与硝酸反应

3Ag+4HNO3(稀)==3AgNO3+NO↑+2H2O

(常用于洗涤银镜反应后的试管)

2.AgNO3受热或见光易分解

(AgNO3溶液应保存在棕色的细口瓶中)

3.AgX的溶解性

AgCl(白色,s)+I-(aq)==AgI(黄色,s)+Cl-(aq)

说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)

四、铬及其化合物

1.主要化合价为+3价、+6价

2.★CrO2-4与Cr2O2-7的相互转化

+6价Cr常有两种存在形式:CrO2-4(铬酸根)和Cr2O2-7(重铬酸根),在不同pH值条件下相互转变。2CrO2-4(黄)+2H+Cr2O2-7(橙)+H2OCr2O2-7存在于酸性溶液中。

3.Cr2O2-7的强氧化性

(1)Cr2O2-7在酸性条件下,有强氧化性(与KMnO4相似),还原产物为Cr3+,如氧化:I-、Fe2+、SO2、SO32-等。

Cr2O2-7+14H++6Fe2+==2Cr3++6Fe3++7H2O(www.xing528.com)

Cr2O2-7有毒,Cr3+无毒,该反应常用于处理含Cr2O2-7的污水中的铬。

(2)K2Cr2O7能氧化酒精,用于检测驾驶员是否酒驾。

(3)在化学分析中,用AgNO3标准溶液滴定Cl-的溶液时,可用K2CrO4为指示剂:

2Ag++CrO42-==Ag2CrO4↓(砖红色)

五、铅及其化合物

1.主要化合价为+2价、+4价

氧化物有PbO、PbO2、Pb3O4(可看成2PbO·PbO2)。

2.常见的化学性质

(1)Pb(Ⅳ)有强氧化性,如PbO2能氧化浓盐酸中的氯离子(与MnO2相似)。

(2)铅蓄电池

(3)PbSO4既难溶于水,也难溶于稀酸(与BaSO4相似)

PbCl2+H2SO4==PbSO4↓+2HCl

【考型1】铜及其化合物

1.下列判断正确的是(　)

A.[15 广东,10]1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO2分子

B.[14 江苏,7]Cu溶于稀HNO3的离子反应:Cu+2H++NO3-==Cu2++NO2↑+H2O

C.[15 四川,2]CuSO4溶液与H2S反应的离子方程式:Cu2++S2-==CuS↓

D.[17 海南,7]稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜

E.[14 广东,22]向AgNO3溶液中滴加过量氨水,溶液澄清,说明Ag+与NH3·H2O能大量共存

F.[18 江苏,12]向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出。说明:Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性

【考型2】锰(Mn)及其化合物

2.[双选]下列判断正确的是(　)

A.[15 四川,5]50mL12mol·L–1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA

B.[14 全国,11]酸性介质中KMnO4氧化H2O2:2MnO4-+5H2O2+6H+==2Mn2++5O2↑+8H2O

C.[14 全国,11]铅酸蓄电池充电时的正极反应:PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+4H++SO2–4

D.[16 天津,4]用高锰酸钾标准溶液滴定草酸:2MnO4-+16H++5C2O42-==2Mn2++10CO2↑+8H2O

【考型3】其他过渡金属

3-1.[16 北京,10]K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O27-(橙色)+H2O2CrO24-(黄色)+2H+

用K2Cr2O7溶液进行下列实验:

结合实验,下列说法不正确的是(　)

A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄

B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原

C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强

D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色

3-2.[14 全国Ⅱ,27](1)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为________________________。

(2)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为________________________。

一、铜及其化合物性质的强调

1.CuS是黑色固体,既难溶于水也难溶于稀酸:

CuSO4+H2S==CuS↓+H2SO4

由于生成了更难溶的CuS,是促使反应进行根本的原因,不能从强酸制弱酸的角度来解释,该原理常用于除H2S气体。

2.*CuCl2与过量的KI溶液反应:

2Cu2++4I-==2CuI↓(白色)+I2

3.氧化亚铜在酸溶液中发生歧化反应:

Cu2O+2H+==Cu2++Cu+H2O

4.CuO能被NH3还原:

5.Cu2(OH)2CO3及碱式碳酸盐的性质

Cu2(OH)2CO3可以变形写成Cu(OH)2·CuCO3来分析其化学性质

(1)Cu2(OH)2CO3受热分解:

(2)Cu2(OH)2CO3与硫酸的反应:

Cu2(OH)2CO3+2H2SO4==2CuSO4+3H2O+CO2↑

二、高锰酸钾

1.高锰酸钾在考题中几乎都作强氧化剂,在硫酸(不能用盐酸)酸化的条件下被还原剂还原为Mn2+(这点要求掌握),在碱性条件下被还原为MnO2等。

2.分析化学中常用于定量滴定亚铁盐、草酸、双氧水、二氧化硫等的标准溶液。

2MnO-4+5H2C2O4+6H+==2Mn2++10CO2↑+8H2O

反应生成的Mn2+对该反应有自身催化作用,所以反应开始一段时间后反应速率加快。

滴定中不用外加指示剂,可用高锰酸钾自身颜色的变化来确定滴定终点。

3.酸性高锰酸钾氧化H2O2:

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4==K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O

注意:生成的O2全部来源于对H2O2的氧化,关系式:5H2O2～5O2。

三、其他过渡金属

在高考中,常以过渡金属元素为素材实现对能力的考查,过渡元素的性质常以信息的形式给出,在考查中主要注意下列性质:

1.过渡元素的金属氢氧化物,多为难溶性的弱碱,且易分解成氧化物。

2.过渡元素多变价,同一元素,高价金属的氢氧化物的碱性比低价金属的氢氧化物的碱性弱,例如碱性Fe(OH)2>Fe(OH)3>H2FeO4。金属离子常易水解,也易形成多种配合物离子。

3.高价态常有较强的氧化性;如PbO2、Co2O3均能氧化浓HCl生成Cl2。

4.在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物,在分解的同时可能被氧化：

5.工业生产中,常通过转化价态或调节pH值的方法,将过渡金属生成氢氧化物沉淀分离除去。