“線型”策略科學學鋁的新方法

“線型”策略：科學學鋁的新方法元素化合物知識作為其他化學知識的載體，在中學化學中占有舉足輕重的地位?？v觀近幾年的高考試題，鋁、氧化鋁、氫氧化鋁、常見的鋁鹽(如氯化鋁、明礬等)素來是命題的熱點。Al3+、Al(OH)3、AlO2-的相互轉(zhuǎn)變，應(yīng)用在離子分別(如Mg2+、Al3+的分別)、共存及推斷中的試題凡是出現(xiàn)。傳統(tǒng)的授課方式中，經(jīng)常習慣于采用“鋁三角”來授課。鋁三角能夠表示Al3+、Al(OH)3、AlO2-之間存在必然關(guān)系，三者之間能夠經(jīng)過加入酸也許堿相互轉(zhuǎn)變?？墒且c的定量關(guān)系(Al3+與OH-相互滴加產(chǎn)物的談?wù)摰?不能夠經(jīng)過“鋁三角”得以表現(xiàn)。因為，鋁三角忽略了最為要點的一點：AlO2-是Al(OH)3在OH-過分時產(chǎn)生的。為認識決這一問題，筆者英勇提出“線型”學鋁策略。.線型學鋁看法的提出“線型學鋁”策略中所謂的“鋁線”，其實就是由H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-五個粒子所構(gòu)成的一條關(guān)系線。出于H+、OH-與Al3+、Al(OH)3、AlO2-的親密關(guān)系考慮，與“鋁三角”不同樣，“鋁線”中加入了H+、OH-這兩種離子。感覺上，粒子數(shù)的增加，使問題變的更為復(fù)雜;而實際上，可是將原來變換關(guān)系中隱蔽的粒子更直觀、更清楚表現(xiàn)出來。二.線型學鋁看法的分析——文章本源網(wǎng)，僅供分享學習參照~1~“線型學鋁”基本內(nèi)容能夠由四句話來概括——相鄰粒子不反應(yīng)，相隔粒子聚中間，隔之越遠越易行，所帶電荷是要點。(一)相鄰粒子不反應(yīng)——解決粒子間共存問題有鋁元素參加的粒子間共存問題的談?wù)撍貋硎菚肌⒏呖嫉臒狳c，2004年的浙江省會考試卷中就有兩題(第4題、第23題)涉及這一內(nèi)容。例：以下物質(zhì)中，既能跟NaOH溶液反應(yīng)，又能跟鹽酸反應(yīng)的是()該題觀察了“鋁線”中的粒子的共存關(guān)系。只要明確“鋁線”上相鄰粒子是不反應(yīng)的，不相鄰粒子間能夠反應(yīng)，那么選答案A也就十分明確了。(二)相隔粒子聚中間——用于判斷反應(yīng)后的產(chǎn)物含鋁化合物在溶液中發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物與反應(yīng)物物質(zhì)的量比率有關(guān)。因此，反應(yīng)產(chǎn)物的談?wù)撽P(guān)于學生來說明顯是一個難點。填鴨式的授課方式(比方：要修業(yè)生強記Al3+與OH-1∶3反應(yīng)產(chǎn)物為Al(OH)3，1∶4反應(yīng)產(chǎn)物為AlO2-等)收效其實不好。試題角度稍一改變，學生就很難將已有的知識加以應(yīng)用?；瘜W新課程標準重申讓學生形成積極主動的學習態(tài)度。“線型學鋁”看法的提出，能夠使學生在鋁元素的學習中，將研究性學習與接受性學習有機的整和在一起。“鋁線”中的相鄰粒子是不反應(yīng)的，而相隔的粒子就可以反應(yīng)生成處于兩個反應(yīng)粒子中間的粒子(產(chǎn)物水被略去)。只要學生認識這一點，就可以引導(dǎo)學生充分利用“鋁線”，自己主動去獲取結(jié)論?！恼卤驹淳W(wǎng)，僅供分享學習參照~2~比方依照鋁線H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-不難發(fā)現(xiàn)H+與Al(OH)3能反應(yīng)生成Al3+，而Al(OH)3與OH-反應(yīng)生成AlO2-等。在應(yīng)用“鋁線”過程中，學生可能又會產(chǎn)生問題：若處于兩個粒子中間的粒子不是一個，而是有兩個時該如何分析——這恰巧也是過分問題，互滴問題的難點所在。仔細觀察，不難發(fā)現(xiàn)這一問題利用“鋁線”還是能夠獲取很好解決。簡單的說：A溶液中滴加B，開始A過分，產(chǎn)物湊近A。舉個例子：鹽酸中滴加偏鋁酸鈉溶液。反應(yīng)開始時鹽酸過分，產(chǎn)物從“鋁線”分析應(yīng)湊近H+，因此為Al3+，開始無積淀。反之，若在偏鋁酸鈉溶液中滴加鹽酸，開始偏鋁酸鈉溶液過分，產(chǎn)物從“鋁線”分析應(yīng)湊近AlO2-，因此為Al(OH)3，開始就產(chǎn)生積淀。(三)隔之越遠越易行——分析反應(yīng)先后、難易問題溶液中存在的陰離子也許陽離子可能有多種，加入陽離子也許陰離子可能與存在的離子都能發(fā)生反應(yīng)。比方：AlCl3溶液中加入過分的NaOH后，溶液中大量存在的陰離子有AlO2-和OH-，若向此時的溶液中加入H+，就會涉及反應(yīng)先后問題。一般的授課方式，能夠假設(shè)與H+先反應(yīng)的是AlO2-，但產(chǎn)物無論是Al3+、Al(OH)3都與存在的OH-要反應(yīng)，從而推翻假設(shè)。這種授課方式較為繁瑣，即使理解，記憶也不輕松。學生在理解后，能夠利用“鋁線”H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-，“隔之越遠越易行”方便學生記憶。H+、OH-在鋁線中相隔較遠，因此H+與OH-先反應(yīng)。同理，溶液中若同時存在H+、Al3+時，若加入OH-，先反應(yīng)的應(yīng)為H+。“隔之越遠越易行”不但指了然粒子反應(yīng)的先后問題，更深層次——文章本源網(wǎng)，僅供分享學習參照~3~講，還蘊涵著粒子間反應(yīng)難易問題。由H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-能夠看出，H+與OH-，相距最遠，因此反應(yīng)最簡單。H+與AlO2-距離較遠，反應(yīng)中的H+能夠由弱酸(如碳酸)電離供應(yīng)，也許強酸弱堿鹽(如、MgCl2)水解來供應(yīng)。H+與Al(OH)3距離更近，與Al(OH)3則不反應(yīng)，溶解Al(OH)3所需的H+濃度更大。同理，Al3+比Al(OH)3在“鋁線”上走開OH-的距離遠，將Al3+積淀只要?H2O即能夠，但要使Al(OH)3溶解則一般要強堿才行。(四)所帶電荷是要點——談?wù)撾x子反應(yīng)計量關(guān)系離子方程式的書寫，要點要搞清楚反應(yīng)物的計量數(shù)比及產(chǎn)物。產(chǎn)物的分析能夠由“鋁線”解決。其實，計量數(shù)比同樣能夠結(jié)合“鋁線”及電荷守恒，物料守恒得以解決。比方H+和AlO2-化學計量數(shù)1∶1反應(yīng)生成電中性的Al(OH)3，而要生成Al3+則為4∶1，因為Al3+帶3個單位正電荷?！跋噜徚Ｗ硬环磻?yīng)，相隔粒子聚中間，隔之越遠越易行，所帶電荷是要點”四句話是一個有機的整體，互有關(guān)系，表示了粒子之間的共存和反應(yīng)的關(guān)系。參照“鋁線”，聯(lián)系這四句話，基本能夠解決與鋁元素有關(guān)的離子共存，離子方程式書寫，過分計算中產(chǎn)物的判斷等問題，甚至也能夠用于鋁元素有關(guān)的圖象問題的談?wù)?。?線型學鋁看法中值得注意的問題(一)關(guān)于H+的談?wù)摗颁X線”中的H+，其實不是特指強酸，也能夠代表某些弱酸也許能夠電離產(chǎn)生大量H+的物質(zhì)。如：醋酸，硫酸氫鈉等。(若其酸根與鋁——文章本源網(wǎng)，僅供分享學習參照~4~離子會強烈雙水解的酸，則該酸不與Al(OH)3反應(yīng))(二)關(guān)于OH-的談?wù)摗颁X線”中的OH-一般指強堿(因為高中階段所接觸的弱堿絕大多數(shù)犯難溶的堿，溶度積常數(shù)很小)。值得注意的是?H2O也能使Al3+積淀，但不與Al(OH)3反應(yīng)。氨溶解于水，主要形成水合分子?H2O，只有一小部分(1mol?L-1氨分子中只有0.004mol)發(fā)生以下式的電離作用NH3+H20=NH4+OH-K=1.8×10-5，而Al(OH)3的Ksp=2×10-33，Al3+完好積淀(C(Al3+)≤1×10-5mol?L-1)時，pH為4.8，因此?H2O也能使Al3+積淀。(三)AlO2-AlO2-實質(zhì)上可是高中化學中對Al(OH)4-的一種簡寫。偏鋁酸鹽是在強堿性溶液中生成的，偏鋁酸鹽溶液中加酸一般無法獲取“HAlO2”，而獲取白色無定形凝膠積淀Al(OH)3。但“HAlO2”能夠是結(jié)晶正Al(OH)3在573K下，加熱兩小時獲取的，正確的名稱為偏氫氧化鋁AlO(OH)。因此，我們常說的“HAlO2不存在”是不嚴格的。(四)Al(OH)3與Al2O3Al(OH)3是Al2O3的水合物，在加熱條件下失水即獲取Al2O3。因此，Al2O3與Al(OH)3有好多相似的反應(yīng)。與Al(OH)3能反應(yīng)的酸也許堿一般與Al2O3也能夠反應(yīng)，產(chǎn)物也近似，可是相差若干個水分子。但值得重申一點是：易溶于酸也易溶于強堿的Al(OH)3是新鮮制備的一種白色無定形凝膠，而不是結(jié)晶正Al(OH)3。同樣常有的易溶于酸也易溶于強堿的Al2O3是γ-Al2O3，而自然界中存在的剛玉為——文章本源網(wǎng)，僅供分享學習參照~5~-Al2O3，晶體為六方親密積聚構(gòu)型，晶格能很大，不溶于酸或堿，耐腐化。工業(yè)β-Al2O3陶瓷做電解食鹽水的隔膜生產(chǎn)燒堿。因此，其實不是所有的Al(OH)3、Al2O3都能夠與強酸、強堿反應(yīng)四.線型學鋁看法的實質(zhì)——酸堿中和我們引用—的酸堿質(zhì)子理論所定義的酸堿看法。任何能釋放質(zhì)子的物種叫做酸，任何能結(jié)合質(zhì)子的物種叫做堿。Al3+在水中實質(zhì)上以八面體水合配離子[Al(H2O)6]3+形式存在，有以下平衡[Al(H2O)6]3++H2O[Al(H2O)5OH]2++H3O+，因此，Al3+能夠認為是酸。而AlO2-(即Al(OH)4-)能夠結(jié)合質(zhì)子(即H+)，因此能夠認為是堿。依照上述的理論，“鋁線”上粒子所能發(fā)生的反應(yīng)都能夠概括為酸堿中和。五.線型學鋁看法的衍生(一)近似于Al(OH)3的兩性氫氧化物——Be(OH)2、Zn(OH)2鋁和鈹在元素周期表中處于對角線地址，兩者的離子勢湊近，所以它們有好多相似的化學性質(zhì)，兩者的氫氧化物都屬兩性。因此鈹存在“鈹線”H+Be2+Be(OH)2BeO22-OH-同理，鋅元素存在“鋅線”H+Zn2+Zn(OH)2ZnO22-OH-。(二)二元及以上弱酸弱酸的酸式鹽在強酸性或強堿性中一般都不能夠牢固存在。因此，以酸式根為中心，左邊為弱酸，右邊為酸根，構(gòu)成了弱酸的“酸線”，如——文章本源網(wǎng)，僅供分享學習參照~6~H+H2CO3HCO3-CO32-OH-，若同樣以—的酸堿質(zhì)子理論來定義酸堿，各粒子的反應(yīng)，還是能夠概括為酸堿中和。粒子間的反應(yīng)同樣能夠由“相鄰粒子不反應(yīng)，相隔粒子聚中間，隔之越遠越易行，所帶電荷是要點”四句話來概括。高一堿金屬章節(jié)中的Na2CO3與HCl反應(yīng)產(chǎn)物的判斷，高三教材中的酸式鹽與堿的離子方程式的書寫等都能夠用上述線型策略去談?wù)摗１确?04浙江省會考)以下各組離子在溶液中能大量共存的是(B)A.Na+、H+、CO32-、Cl-B.H+、K+、Cl-、NO3-C.Na+、Al3+、OH-、Cl-D.NH4+、H+、OH-、NO3-近似的還有H+H2SO3HSO3-SO32-OH-H+H2SHS-S2-OH-H+H3PO4H2PO4-HPO4