“線型”策略科學(xué)學(xué)鋁的新方法

“線型”策略：科學(xué)學(xué)鋁的新方法元素化合物知識(shí)作為其他化學(xué)知識(shí)的載體，在中學(xué)化學(xué)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(jiàn)的鋁鹽(如氯化鋁、明礬等)素來(lái)是命題的熱點(diǎn)。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(xí)慣于采用“鋁三角”來(lái)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(guò)加入酸也許堿相互轉(zhuǎn)變?？墒且c(diǎn)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(guò)“鋁三角”得以表現(xiàn)。因?yàn)?，鋁三角忽略了最為要點(diǎn)的一點(diǎn)：AlO2-是Al(OH)3在OH-過(guò)分時(shí)產(chǎn)生的。為認(rèn)識(shí)決這一問(wèn)題，筆者英勇提出“線型”學(xué)鋁策略。.線型學(xué)鋁看法的提出“線型學(xué)鋁”策略中所謂的“鋁線”，其實(shí)就是由H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-五個(gè)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(jué)上，粒子數(shù)的增加，使問(wèn)題變的更為復(fù)雜;而實(shí)際上，可是將原來(lái)變換關(guān)系中隱蔽的粒子更直觀、更清楚表現(xiàn)出來(lái)。二.線型學(xué)鋁看法的分析——文章本源網(wǎng)，僅供分享學(xué)習(xí)參照~1~“線型學(xué)鋁”基本內(nèi)容能夠由四句話來(lái)概括——相鄰粒子不反應(yīng)，相隔粒子聚中間，隔之越遠(yuǎn)越易行，所帶電荷是要點(diǎn)。(一)相鄰粒子不反應(yīng)——解決粒子間共存問(wèn)題有鋁元素參加的粒子間共存問(wèn)題的談?wù)撍貋?lái)是會(huì)考、高考的熱點(diǎn)，2004年的浙江省會(huì)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(xué)生來(lái)說(shuō)明顯是一個(gè)難點(diǎn)。填鴨式的授課方式(比方：要修業(yè)生強(qiáng)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(shí)不好。試題角度稍一改變，學(xué)生就很難將已有的知識(shí)加以應(yīng)用?；瘜W(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)重申讓學(xué)生形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度?！熬€型學(xué)鋁”看法的提出，能夠使學(xué)生在鋁元素的學(xué)習(xí)中，將研究性學(xué)習(xí)與接受性學(xué)習(xí)有機(jī)的整和在一起?！颁X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(gè)反應(yīng)粒子中間的粒子(產(chǎn)物水被略去)。只要學(xué)生認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，就可以引導(dǎo)學(xué)生充分利用“鋁線”，自己主動(dòng)去獲取結(jié)論?！恼卤驹淳W(wǎng)，僅供分享學(xué)習(xí)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(guò)程中，學(xué)生可能又會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題：若處于兩個(gè)粒子中間的粒子不是一個(gè)，而是有兩個(gè)時(shí)該如何分析——這恰巧也是過(guò)分問(wèn)題，互滴問(wèn)題的難點(diǎn)所在。仔細(xì)觀察，不難發(fā)現(xiàn)這一問(wèn)題利用“鋁線”還是能夠獲取很好解決。簡(jiǎn)單的說(shuō)：A溶液中滴加B，開(kāi)始A過(guò)分，產(chǎn)物湊近A。舉個(gè)例子：鹽酸中滴加偏鋁酸鈉溶液。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)鹽酸過(guò)分，產(chǎn)物從“鋁線”分析應(yīng)湊近H+，因此為Al3+，開(kāi)始無(wú)積淀。反之，若在偏鋁酸鈉溶液中滴加鹽酸，開(kāi)始偏鋁酸鈉溶液過(guò)分，產(chǎn)物從“鋁線”分析應(yīng)湊近AlO2-，因此為Al(OH)3，開(kāi)始就產(chǎn)生積淀。(三)隔之越遠(yuǎn)越易行——分析反應(yīng)先后、難易問(wèn)題溶液中存在的陰離子也許陽(yáng)離子可能有多種，加入陽(yáng)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(guò)分的NaOH后，溶液中大量存在的陰離子有AlO2-和OH-，若向此時(shí)的溶液中加入H+，就會(huì)涉及反應(yīng)先后問(wèn)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(wú)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(xué)生在理解后，能夠利用“鋁線”H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-，“隔之越遠(yuǎn)越易行”方便學(xué)生記憶。H+、OH-在鋁線中相隔較遠(yuǎn)，因此H+與OH-先反應(yīng)。同理，溶液中若同時(shí)存在H+、Al3+時(shí)，若加入OH-，先反應(yīng)的應(yīng)為H+?！案糁竭h(yuǎn)越易行”不但指了然粒子反應(yīng)的先后問(wèn)題，更深層次——文章本源網(wǎng)，僅供分享學(xué)習(xí)參照~3~講，還蘊(yùn)涵著粒子間反應(yīng)難易問(wèn)題。由H+Al3+Al(OH)3AlO2-OH-能夠看出，H+與OH-，相距最遠(yuǎn)，因此反應(yīng)最簡(jiǎn)單。H+與AlO2-距離較遠(yuǎn)，反應(yīng)中的H+能夠由弱酸(如碳酸)電離供應(yīng)，也許強(qiáng)酸弱堿鹽(如、MgCl2)水解來(lái)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(kāi)OH-的距離遠(yuǎn)，將Al3+積淀只要?H2O即能夠，但要使Al(OH)3溶解則一般要強(qiáng)堿才行。(四)所帶電荷是要點(diǎn)——談?wù)撾x子反應(yīng)計(jì)量關(guān)系離子方程式的書(shū)寫(xiě)，要點(diǎn)要搞清楚反應(yīng)物的計(jì)量數(shù)比及產(chǎn)物。產(chǎn)物的分析能夠由“鋁線”解決。其實(shí)，計(jì)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(xué)計(jì)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?yàn)锳l3+帶3個(gè)單位正電荷?！跋噜徚Ｗ硬环磻?yīng)，相隔粒子聚中間，隔之越遠(yuǎn)越易行，所帶電荷是要點(diǎn)”四句話是一個(gè)有機(jī)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(shū)寫(xiě)，過(guò)分計(jì)算中產(chǎn)物的判斷等問(wèn)題，甚至也能夠用于鋁元素有關(guān)的圖象問(wèn)題的談?wù)?。?線型學(xué)鋁看法中值得注意的問(wèn)題(一)關(guān)于H+的談?wù)摗颁X線”中的H+，其實(shí)不是特指強(qiáng)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(xué)習(xí)參照~4~離子會(huì)強(qiáng)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(qiáng)堿(因?yàn)楦咧须A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(shí)，pH為4.8，因此?H2O也能使Al3+積淀。(三)AlO2-AlO2-實(shí)質(zhì)上可是高中化學(xué)中對(duì)Al(OH)4-的一種簡(jiǎn)寫(xiě)。偏鋁酸鹽是在強(qiáng)堿性溶液中生成的，偏鋁酸鹽溶液中加酸一般無(wú)法獲取“HAlO2”，而獲取白色無(wú)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(shí)獲取的，正確的名稱為偏氫氧化鋁AlO(OH)。因此，我們常說(shuō)的“HAlO2不存在”是不嚴(yán)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(gè)水分子。但值得重申一點(diǎn)是：易溶于酸也易溶于強(qiáng)堿的Al(OH)3是新鮮制備的一種白色無(wú)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(qiáng)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(xué)習(xí)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(shí)不是所有的Al(OH)3、Al2O3都能夠與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)四.線型學(xué)鋁看法的實(shí)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(shí)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(rèn)為是酸。而AlO2-(即Al(OH)4-)能夠結(jié)合質(zhì)子(即H+)，因此能夠認(rèn)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(xué)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(duì)角線地址，兩者的離子勢(shì)湊近，所以它們有好多相似的化學(xué)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(qiáng)酸性或強(qiáng)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(xué)習(xí)參照~6~H+H2CO3HCO3-CO32-OH-，若同樣以—的酸堿質(zhì)子理論來(lái)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(yuǎn)越易行，所帶電荷是要點(diǎn)”四句話來(lái)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(shū)寫(xiě)等都能夠用上述線型策略去談?wù)摗１确?04浙江省會(huì)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