高三化學二輪復習 高考中的熱考物質元素復習講義

高考中的熱考物質整理(一)變價金屬1.釩及其化合物釩元素的常見價態(tài)有＋5、＋4、＋3、＋2，＋5價最為穩(wěn)定，常見的化合物為V2O5。(1)V2O5有較強的氧化性，可以將濃鹽酸氧化成氯氣：V2O5＋6HCl(濃)=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O(2)＋5價釩在強堿性溶液中以VO43—存在，酸性條件下以VO2+存在。VO2+可以被Fe2＋、H2C2O4等還原為VO2＋：VO2+＋2H＋＋Fe2＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O2VO2+＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋(藍色)＋2CO2↑＋2H2O2.鉻及其化合物鉻元素的常見價態(tài)有＋6、＋3、＋2。在酸性介質中，Cr2＋具有較強的還原性，Cr3＋的還原性較弱，只有用強氧化劑才能將Cr3＋氧化成Cr2O72-，＋6價鉻在酸性條件下以Cr2O72-存在，具有強氧化性，在堿性介質中以CrO42-存在。(1)鉻(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72-和CrO42-存在下列平衡；2CrO42-(黃色)＋2H＋==Cr2O72-(橙紅色)＋H2O在酸性溶液中，Cr2O72-具有強氧化性，如可以氧化濃鹽酸，生成氯氣：Cr2O72-＋6Cl－＋14H＋=2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。但在堿性溶液中CrO42-的氧化性要弱得多。(2)Cr(Ⅲ)在酸性條件下以Cr3＋存在，堿性條件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]－(或CrO2-)存在。①Cr3＋在酸性條件下是穩(wěn)定的，只能被強氧化劑氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O=3Pb2＋＋Cr2O72-＋2H＋，但在堿性條件下能氧化成CrO42-，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－=2CrO42-＋8H2O。②在堿性溶液中，CrO2-可以被H2O2氧化為CrO42-，2CrO2-＋3H2O2＋2OH－=2CrO42-＋4H2O。3.錳及其化合物錳元素的常見價態(tài)有＋7、＋6、＋4、＋3、＋2，Mn2＋在酸性溶液中的穩(wěn)定性強于在堿性溶液中的穩(wěn)定性。(1)Mn2＋：在酸性條件下，很難被氧化，只有強氧化劑才能夠將其氧化，2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋=2MnO4—＋5Pb2＋＋2H2O；在堿性條件下，Mn2＋易被氧化為MnO4—等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－=5Cl－＋2MnO4—＋3H2O。(2)Mn(Ⅵ)化合物的性質MnO42-存在于強堿性溶液中，在酸性、中性環(huán)境均發(fā)生歧化：3MnO42-＋2H2O=2MnO4—＋MnO2↓＋4OH－，3MnO42-＋4H＋=2MnO4—＋MnO2↓＋2H2O。(3)KMnO4的性質熱穩(wěn)定性差，通常保存在棕色試劑瓶中：4KMnO4＋2H2O4MnO2↓＋3O2↑＋4KOH①在酸性介質中，MnO4—具有強氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被還原為Mn2＋。如：MnO4—＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O②在堿性、中性或微弱酸性溶液中，MnO4—仍舊是氧化劑，本身被還原為MnO2。2MnO4—＋I－＋H2O=2MnO2↓＋IO3—＋2OH－③在強堿性溶液中，當MnO4—過量時，還原產物是MnO42-，2MnO4—＋SO32-＋2OH－=2MnO42-＋SO42-＋H2O。4.鉛、錫及其化合物的性質(1)鉛及其化合物①Pb：常溫時Pb在空氣中穩(wěn)定存在，但表面易形成PbO和Pb2(OH)2CO3的保護膜；O2存在時可與醋酸反應，2Pb＋O2＋4CH3COOH=2(CH3COO)2Pb＋2H2O；加熱條件下與濃鹽酸反應，Pb＋4HCl(濃)?H2[PbCl4]＋H2↑。②PbO、PbO2：均為兩性氧化物，如PbO＋2HCl=PbCl2＋H2O，PbO＋2NaOH＋H2O=Na2[Pb(OH)4]；PbO2具有氧化性，PbO2＋H2O2＋2H＋=Pb2＋＋O2↑＋2H2O。③Pb3O4：紅色，可看作2PbO·PbO2，高溫下分解，2Pb3O46PbO＋O2↑；不溶于水，溶于熱堿溶液，溶于酸時表現(xiàn)出氧化性，即Pb3O4＋8HCl=4H2O＋3PbCl2＋Cl2↑。④PbS：方鉛礦，3PbS＋5O22PbO＋PbSO4＋2SO2。⑤PbSO4：難溶鹽，在工藝流程中常將Pb雜質轉化為PbO，然后用硫酸酸化轉化為PbSO4而除去。⑥(CH3COO)2Pb：實驗室中用醋酸鉛試紙檢驗H2S，H2S＋(CH3COO)2Pb=PbS↓(黑色)＋2CH3COOH。(2)錫及其化合物①Sn：與稀鹽酸作用緩慢，加熱條件下與濃鹽酸反應較快，Sn＋2HCl(濃)?SnCl2＋H2↑；與NaOH反應生成亞錫酸鹽和H2，Sn＋2NaOH=Na2SnO2＋H2↑。②Sn(OH)2：兩性氫氧化物，可發(fā)生反應Sn(OH)2＋2HCl=SnCl2＋2H2O，Sn(OH)2＋2NaOH=Na2SnO2＋2H2O。③SnCl2、SnCl4：均可水解，SnCl2＋H2O=Sn(OH)Cl↓(白色)＋HCl，SnCl4＋4H2O=Sn(OH)4↓＋4HCl。5.鈷、鎳及其化合物(1)鈷及其化合物①＋2價鈷的灰色氧化物CoO，可用作玻璃、陶瓷等的藍色染料。黑色氧化物Co3O4中含有Co(Ⅱ)和Co(Ⅲ)。②向Co2＋鹽溶液中加入堿先生成藍色的Co(OH)2沉淀，這種藍色的變體不穩(wěn)定，放置或加熱轉化為粉紅色Co(OH)2。Co(OH)2既與稀鹽酸反應，又與氫氧化鈉溶液反應，具有兩性：Co(OH)2＋2HCl=CoCl2＋2H2OCo(OH)2＋2NaOH(濃)=Na2[Co(OH)4]。③Co(OH)2在堿性條件下或空氣中很容易被氧化成Co(OH)3。但不論是Co(OH)3還是Co3O4，其中的Co(Ⅲ)在酸性介質中氧化性均很強，與鹽酸作用放出Cl2：Co3O4＋8HCl(濃)=3CoCl2＋Cl2↑＋4H2O2Co(OH)3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O。④a.無水鹽CoF2為紅色，CoCl2為藍色，CoBr2為綠色，CoI2為黑色。實驗試劑用的多為粉紅色的水合鹽，如CoCl2·6H2O，CoSO4·7H2O和Co(NO3)2·6H2O。它們均可通過氧化鈷與對應的酸反應制備。b.利用CoCl2水合前后顏色的不同，將其摻入硅膠中作為硅膠含水量的指示劑。用于指示空氣溫度變化的“變色花”也是利用Co(Ⅱ)的這種性質。c.鋁板氧化層用極稀的Co(NO3)2溶液處理后灼燒，即顯藍色。這是由于硝酸鈷分解生成的CoO與Al2O3作用生成藍色的偏鋁酸鈷：CoO＋Al2O3=Co(AlO2)2⑤Co(Ⅲ)在酸性介質中的氧化性很強，可以將Mn2＋氧化成MnO4-：5Co3＋＋Mn2＋＋4H2O=5Co2＋＋MnO4-＋8H＋Co3＋可以將H2O氧化，致使其在水溶液中不能穩(wěn)定存在：4Co3＋＋2H2O=4Co2＋＋4H＋＋O2↑。(2)鎳及其化合物①鎳元素有化合價為＋2的綠色氧化物NiO和綠色氫氧化物Ni(OH)2。盡管純的Ni2O3尚未見報道，但是在NaOH介質中用溴氧化硝酸鎳可以得到黑色的NiO(OH)：2Ni2＋＋Br2＋6OH－=2NiO(OH)↓＋2Br－＋2H2ONiO(OH)，其中鎳的化合價為＋3，是極強的氧化劑：2NiO(OH)＋6HCl=2NiCl2＋Cl2↑＋4H2ONi3＋可以將H2O氧化，故在水溶液中不能存在。②Fe(OH)2和Co(OH)2很容易被空氣中的氧氣氧化成高價，但是Ni(OH)2不能被空氣所氧化。制備高價態(tài)的鎳要使用強氧化劑在堿性介質中進行，而且在使用時制備為好，因為它不穩(wěn)定。Co(OH)2和Ni(OH)2易溶于氨水生成配位化合物，其溶解度在有NH4Cl存在時增大。③Ni2＋水合鹽晶體多為綠色，如氯化物NiCl2·6H2O，硫酸鹽NiSO4·7H2O，硝酸鹽Ni(NO3)2·6H2O。Ni2＋的溶液主要用于金屬材料的電鍍保護。(二)化合物呈兩性的金屬——鈹(Be)、鋅(Zn)1.類似鋁的化學性質(1)單質①與酸反應：Be＋2H＋=Be2＋＋H2↑Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑②與強堿反應：Be＋2OH－=BeO22-＋H2↑或Be＋2OH－＋2H2O=[Be(OH)4]2－＋H2↑Zn＋2OH－=ZnO22-＋H2↑或Zn＋2OH－＋2H2O=[Zn(OH)4]2－＋H2↑(2)氧化物①與酸反應：BeO＋2H＋=Be2＋＋H2OZnO＋2H＋=Zn2＋＋H2O②與堿反應：BeO＋2OH－=BeO22-＋H2OZnO＋2OH－=ZnO22-＋H2O(3)氫氧化物①與酸反應：Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2OZn(OH)2＋2H＋=Zn2＋＋2H2O②與堿反應：Be(OH)2＋2OH－=BeO22-＋2H2OZn(OH)2＋2OH－=ZnO22-＋2H2O2.含鈹、鋅的鹽的重要性質(1)含鈹?shù)柠}Be2＋Be(OH)2BeO22-BeO22-Be(OH)2Be2＋(2)含鋅的鹽Zn2＋Zn(OH)2ZnO22-ZnO22-Zn(OH)2Zn2＋①可溶性鋅鹽(如ZnSO4)a.與強堿溶液反應：與少量NaOH溶液反應：Zn2＋＋2OH－=Zn(OH)2↓與足量NaOH溶液反應：Zn2＋＋4OH－=[Zn(OH)4]2－或Zn2＋＋4OH－=ZnO22-＋2H2Ob.與Na2[Zn(OH)4](或Na2ZnO2)反應生成Zn(OH)2沉淀②Na2[Zn(OH)4](或Na2ZnO2)與鹽酸反應少量Na2[Zn(OH)4]＋2HCl=Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O或Na2ZnO2＋2HCl=Zn(OH)2↓＋2NaCl足量Na2[Zn(OH)4]＋4HCl=ZnCl2＋2NaCl＋4H2O或Na2ZnO2＋4HCl=ZnCl2＋2NaCl＋2H2O(三)疫情防控中的含氯消毒劑在防控新型冠狀病毒期間，含氯消毒劑功不可沒，常用的含氯消毒劑有84消毒液、漂白粉、消毒粉、含氯消毒劑泡騰片、二氧化氯等。1.84消毒液(1)是一種以次氯酸鈉為主的高效消毒劑，主要成分為次氯酸鈉(NaClO)。為無色或淡黃色液體，有效氯含量通常為5.5%～6.5%。1984年，地壇醫(yī)院的前身北京第一傳染病醫(yī)院研制成功能迅速殺滅各類肝炎病毒的消毒液，經北京市衛(wèi)生局組織專家鑒定，授予應用成果二等獎，定名為“84”肝炎洗消液，后更名為“84消毒液”。(2)84消毒液一般通過Cl2與NaOH反應制得，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，反應產物中的次氯酸鈉是消毒液的主要成分。遇酸發(fā)生化學反應，較低的pH下釋放氯氣：HClO＋HCl=Cl2↑＋H2O，84消毒液需要避光保存，在光照下，它按下式分解：2HClO2HCl＋O2↑。2.漂白粉、漂白粉精(1)漂白粉是氫氧化鈣、氯化鈣、次氯酸鈣的混合物，主要成分是次氯酸鈣[Ca(ClO)2]，有效氯含量為30%～38%。漂白粉是由氯氣與氫氧化鈣(消石灰)反應而制得。2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。漂白粉露置空氣中容易失效：Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3＋2HClO，2HClO2HCl＋O2↑。(2)漂白粉精又名高效漂白粉，主要成分是次氯酸鈣，根據(jù)生產工藝的不同，還含有氯化鈣或氯化鈉及氫氧化鈣等成分，有效氯含量為56%～60%。3.含氯泡騰片含氯泡騰片是以三氯異氰尿酸或二氯異氰尿酸鈉等為有效成分的消毒片，有效氯含量為45%～55%；消毒泡騰片有效氯含量高，因呈固體所以運輸、貯存、使用更為方便；三氯異氰尿酸，化學式為C3O3N3Cl3，結構式為，水解產生次氯酸。4.二氧化氯ClO2是安全、無毒的綠色第四代消毒劑，是世界公認并得到世界衛(wèi)生組織確認的A1級廣譜、安全、高效消毒劑。對于新型冠狀病毒具有很強的殺滅作用，而且可以快速地抑制病毒當中的蛋白質合成來破壞病毒，殺滅病毒。在消毒過程中不與有機物發(fā)生氯代反應，不產生“三致作用”(致癌、致疇、致突變)的有機氯化物或其他有毒類物質。常見的制備方法有以下幾種：2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO42NaClO2＋Na2S2O8=2ClO2↑＋2Na2SO45NaClO2＋4HCl=4ClO2↑＋5NaCl＋2H2OCl2＋2NaClO2=2ClO2＋2NaCl(四)?？嫉暮蚧衔?.硫代硫酸鈉(Na2S2O3)Na2S2O3·5H2O俗名大蘇打，它是無色透明的晶體，易溶于水，溶于水后呈堿性。(1)Na2S2O3的化學性質①與酸反應生成單質硫，放出SO2氣體：S2O32-＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O。②Na2S2O3是中等強度的還原劑，能被I2、Cl2、KMnO4等氧化劑氧化。a.2Na2S2O3＋I2=Na2S4O6＋2NaI，此反應用于定量測定碘。b.Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O=Na2SO4＋H2SO4＋8HCl，此反應在紡織和造紙工業(yè)上作脫氯劑。(2)Na2S2O3的制備方法將Na2S和Na2CO3以物質的量比2∶1配成溶液，然后通入SO2，反應大致可分三步進行：①Na2CO3和SO2反應生成Na2SO3：Na2CO3＋SO2=Na2SO3＋CO2。②Na2S與SO2反應生成Na2SO3和H2S：Na2S＋SO2＋H2O=Na2SO3＋H2S。H2S是強還原劑，遇到SO2時析出硫：2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O。③Na2SO3和S作用生成Na2S2O3：Na2SO3＋S=Na2S2O3。將上面三步反應合并得到總反應：2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2。溶液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至293～303K時即析出Na2S2O3·5H2O，用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等雜質。制取硫代硫酸鈉的另一種方法是在沸騰的狀況下，使Na2SO3溶液同硫粉反應：Na2SO3＋S?Na2S2O3。2.幾種重要的含硫化合物簡介(1)過二硫酸鈉(Na2S2O8)Na2S2O8中S元素的表現(xiàn)化合價為＋7價，實質上S的化合價依然是＋6價，其陰離子S2O82-結構中含有過氧鍵，其中2個O原子為－1價，其余6個O原子為－2價。因為有過氧鍵的結構，所以Na2S2O8是一種強氧化劑，在Ag＋催化下，能將Mn2＋氧化為MnO4—，反應的離子方程式為2Mn2＋＋5S2O82-＋8H2O2MnO4—＋10SO42—＋16H＋。(2)連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)Na2S2O4俗稱保險粉，S元素的化合價為＋3價，具有還原性，在空氣分析中常用來吸收氧氣。(3)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)S元素的化合價為＋4價，與亞硫酸鹽一樣具有還原性。a.制備：2NaHSO3?Na2S2O5＋H2O。b.還原性：S2O52—＋2I2＋3H2O=2SO42—＋4I－＋6H＋。(五)氮、磷和砷1.聯(lián)氨(肼，N2H4，結構式為)(1)堿性：二元弱堿，堿性比NH3的弱，在水中電離方式與氨相似，分兩步進行：N2H4＋H2ON2H5+＋OH－，N2H5+＋H2ON2H62+＋OH－(2)強還原性：①水合肼在堿性溶液中能將銀、鎳等金屬離子還原成金屬單質，如：2N2H4·H2O＋2Ag＋=2Ag↓＋2NH4+＋N2↑＋2H2O②能被O2、H2O2等氧化，可用作噴氣式發(fā)動機推進劑、火箭燃料等。2.次磷酸(H3PO2)和亞磷酸(H3PO3)(1)次磷酸(H3PO2)H3PO2是一元中強酸，并依下式電離：H3PO2H＋＋H2PO2-。次磷酸是一元酸的原因是結構中有兩個氫原子直接與磷原子相連，不能電離，其電子式和結構式分別是：。H3PO2與足量的NaOH溶液反應的化學方程式為H3PO2＋NaOH=NaH2PO2(正鹽)＋H2O次磷酸和它的鹽都有較強的還原性。(2)亞磷酸(H3PO3)H3PO3是二元中強酸，其結構式為；有還原性，如H3PO3＋2Ag＋＋H2O=H3PO4＋2Ag↓＋2H＋。3.砷的三種重要化合物(1)砷化氫(AsH3)砷化氫亦稱為胂，是有大蒜氣味的劇毒氣體。可由金屬砷化物水解或用強還原劑還原砷的氧化物制得：Na3As＋3H2O=AsH3↑＋3NaOHAs2O3＋6Zn＋12HCl=2AsH3↑＋6ZnCl2＋3H2O在缺氧條件下，砷化氫受熱分解產生單質砷：2AsH3?2As＋3H2該反應是法醫(yī)學上鑒定砷的馬氏(Marsh)試砷法的化學根據(jù)。將鋅、鹽酸和試樣混在一起，將生成的氣體導入熱玻璃管。如試樣中有As2O3存在，生成的AsH3將受熱分解，單質As在玻璃管壁生成黑亮的“砷鏡”?？捎么温人徕c溶液溶解玻璃管壁上的“砷鏡”：5NaClO＋2As＋3H2O=2H3AsO4＋5NaCl。(2)As2O3的性質As2O3俗稱砒霜，微溶于水生成亞砷酸(H3AsO3)，可被過氧化氫氧化成砷酸(H3AsO4)，屬于兩性氧化物：As2O3＋6NaOH=2Na3AsO3＋3H2O，As2O3＋6HCl=2AsCl3＋3H2O。(3)As2S3的性質As2S3俗稱雌黃，可溶于堿性硫化物或堿溶液中：As2S3＋3Na2S=2Na3AsS3，As2S3＋6NaOH=Na3AsS3＋Na3AsO3＋3H2O。也可以與SnCl2、發(fā)煙鹽酸反應轉化為雄黃(As4S4)：2As2S3＋2SnCl2＋4HCl=As4S4＋2SnCl4＋2H2S↑。雄黃和雌黃均可以與氧氣反應生成As2O3。(六)硼的重要化合物1.硼酸(H3BO3)(1)硼酸具有片層狀結構，層與層之間以范德華力聯(lián)系在一起。根據(jù)硼的價電子層結構，層中的每個硼原子以3個sp2雜化軌道與3個OH基團結合成平面三角形結構的B(OH)3單元，各個B(OH)3單元之間通過氫鍵聯(lián)結成層狀結構，如圖所示。(2)硼原子以3個sp2雜化軌道與3個OH結合成B(OH)3單元，還有一個沒