鋁鐵的重要化合物

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
 
目標(biāo)
知識(shí)技能:復(fù)習(xí)鋁鹽、偏鋁酸鹽及氫氧化鋁之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及轉(zhuǎn)化時(shí)量的關(guān)系;能用離子方程式正確表達(dá)它們之間的關(guān)系;應(yīng)用化學(xué)平衡原理解釋氫氧化鋁的兩性,掌握實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁的方法;
復(fù)習(xí)鐵,二價(jià)鐵,三價(jià)鐵三者之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,并能正確寫出有關(guān)的氧化還原反應(yīng)的離子方程式;掌握鐵離子及亞鐵離子的檢驗(yàn)方法;通過計(jì)算掌握變價(jià)金屬與硝酸反應(yīng)時(shí)鐵的量不同,反應(yīng)產(chǎn)物不同。
能力培養(yǎng):培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)概況形成規(guī)律性認(rèn)識(shí)的能力;培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰、觀察能力及綜合分析問題和解決問題的能力。
科學(xué)思想:通過復(fù)習(xí)氫氧化鋁的兩性及鋁元素在化合物中的轉(zhuǎn)化關(guān)系,對(duì)學(xué)生進(jìn)行量變到質(zhì)變、矛盾的對(duì)立統(tǒng)一等辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育;通過對(duì)鋁、鐵的綜合題的計(jì)算,使學(xué)生建立數(shù)、形結(jié)合思想,拓展解題思路。
科學(xué)品質(zhì):通過學(xué)習(xí),使學(xué)生善于總結(jié),并在總結(jié)中發(fā)現(xiàn)問題。
科學(xué)方法:教會(huì)學(xué)生將化學(xué)中的定量問題表格化、圖象化;通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察,了解現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系,使學(xué)生進(jìn)一步掌握用實(shí)驗(yàn)的方法將化學(xué)中微觀的問題宏觀化;抽象的問題具體化。
重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):氫氧化鋁的兩式電離;鋁化合物之間轉(zhuǎn)化的量的關(guān)系;鐵,二價(jià)鐵,三價(jià)鐵之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵;
難點(diǎn):鋁化合物之間轉(zhuǎn)化的圖象表示;變價(jià)金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算。
過程設(shè)計(jì)
教師活動(dòng)
【引言】
鋁、鐵是中學(xué)化學(xué)元素化合物中的重點(diǎn),而其中的Al(OH)3、

和“鐵三角”的這兩部分內(nèi)容既是重點(diǎn)又是難點(diǎn),同時(shí)又是高考的熱點(diǎn)。所以高三對(duì)這兩部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)是非常重要的。結(jié)合這段內(nèi)容,我準(zhǔn)備了八個(gè)問題,其中有兩個(gè)問題昨天已經(jīng)布置下去了,請(qǐng)同學(xué)們分成小組先把上節(jié)布置的內(nèi)容討論一下,然后我們?cè)侔刺峋V逐一討論,最后一起歸納總結(jié)。我們今天采用大屏幕實(shí)物投影,請(qǐng)同學(xué)們將討論的結(jié)果直接寫在白紙上,以便和其他的同學(xué)一起交流。
【投影】題目見右欄
將學(xué)生分成5~6人一組,按問題逐一討論。
學(xué)生活動(dòng)
回憶并討論昨天布置的兩題:

式正確表示其關(guān)系。

的化學(xué)方程式或離子方程式。
分組討論。
【投影】例1

確表示其關(guān)系。
【要求】
1.指出三者之間存在著怎樣的關(guān)系?
2.用離子方程式正確表示他們之間的關(guān)系。
3.通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。
請(qǐng)一位同學(xué)到前面展示自己總結(jié)的內(nèi)容:

(1)Al3++3OH-=Al(OH)3↓



(5)Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

注:回答問題中,學(xué)生能夠找出三者之間的關(guān)系,但思維無序,隨意安排(1)~(6),故很難發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。以上結(jié)果為兩個(gè)同學(xué)補(bǔ)充的最終結(jié)果。
【評(píng)價(jià)】
同學(xué)們對(duì)三者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系掌握較好,在此基礎(chǔ)上還應(yīng)正確排列(1)~(6),這樣即可發(fā)現(xiàn)(1)~(3)中1mol鋁離子能與3mol氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鋁,而與4mol氫氧根反應(yīng)則生成偏鋁酸鹽;同樣的關(guān)系也可在(4)~(6)中發(fā)現(xiàn),由此看出量變引起質(zhì)變。
【投影】例2

【要求】
1.用桌上的儀器和藥品完成題目所示實(shí)驗(yàn),注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
2.A、B中的反應(yīng)現(xiàn)象是否相同?(用離子方程式表示)
3.用平衡移動(dòng)原理解釋Al(OH)3既能和強(qiáng)酸又能和強(qiáng)堿反應(yīng)的原理。
分組實(shí)驗(yàn)、討論并回答:
(A)Al3++3OH-=Al(OH)3↓

現(xiàn)象:先產(chǎn)生白色絮狀沉淀,當(dāng)氫氧化鈉過量時(shí)沉淀消失。

現(xiàn)象:先產(chǎn)生沉淀,震蕩消失,當(dāng)AlCl3過量時(shí)產(chǎn)生沉淀不再消失。
得出結(jié)論:
當(dāng)反應(yīng)物相同,而反應(yīng)的順序不同時(shí),現(xiàn)象也不同。
注:個(gè)別組的同學(xué)因藥品用量不當(dāng),未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)做出正確現(xiàn)象。
得出結(jié)論:Al(OH)3是兩性化合物,既能和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)。
解釋:

(1)當(dāng)加酸時(shí),H+立即跟溶液里少量的OH-起反應(yīng)而生成水,平衡向右移動(dòng),氫氧化鋁不斷溶解。
(2)當(dāng)加堿時(shí),OH-立即跟溶液里少量的H+起反應(yīng)而生成水,平衡向左移動(dòng),同樣氫氧化鋁也不斷溶解。
這就是氫氧化鋁既能和酸又能和堿起反應(yīng)的原因。
4.實(shí)驗(yàn)室制取Al(OH)3時(shí)為何不用強(qiáng)堿?
回答:因氫氧化鋁溶于強(qiáng)堿,所以實(shí)驗(yàn)室用氨水與鋁鹽反應(yīng):
Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
【評(píng)價(jià)】
大部分同學(xué)操作正確,個(gè)別同學(xué)一開始制的Al(OH)3過多,未注意用量,造成后來溶解不利;也有的是因?yàn)槲粗鸬渭尤胨幤,也未看見?shí)驗(yàn)的全過程。關(guān)于Al(OH)3的兩式電離理解正確,故能得出實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁的正確方法。
【投影】例3
畫出下列各反應(yīng)中生成沉淀的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))隨所加入或滴入的反應(yīng)物的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的變化曲線。
(1)在氯化鋁溶液中加入氫氧化鈉溶液;
(2)在偏鋁酸鈉溶液中加入鹽酸;
(3)在氫氧化鈉溶液中加入氯化鋁溶液;
(4)在等物質(zhì)的量的氯化鎂和氯化鋁混合溶液中加入氫氧化鈉溶液;
(5)在明礬溶液中加入氫氧化鋇溶液。
【演示】牛津劍橋化學(xué)教學(xué)軟件,幫助同學(xué)直觀建立有關(guān)圖象,指出該類題是高考中常見題型,這類題是運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想解決化學(xué)問題的典型題例。
【組織討論】請(qǐng)同學(xué)們對(duì)例3進(jìn)行討論,并將結(jié)論寫在投影膠片上。
討論后,展示一組的投影片,5個(gè)變化曲線圖及解釋如下:

圖(1)1mol鋁離子與3mol氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鋁,而與4mol氫氧根反應(yīng)就生成偏鋁酸鹽。
圖(2)1mol偏鋁酸根與1mol氫離子反應(yīng)就生成氫氧化鋁,而與4mol氫離子反應(yīng)就生成鋁鹽。
圖(3)該反應(yīng)的原理為:


當(dāng)加入3mol鋁離子時(shí),溶液中開始產(chǎn)生沉淀,再加入1mol鋁離子時(shí),產(chǎn)生沉淀量最大且不再消失。
圖(4)由于1mol鎂離子與2mol氫氧根反應(yīng)生成沉淀,所以該組溶液達(dá)到沉淀最大量與氫氧化鋁溶解所消耗的氫氧根之比為5∶1。
圖(5)這個(gè)反應(yīng)比較復(fù)雜,反應(yīng)為:
2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓+K2SO4
2Al(OH)3+K2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓2KAlO2+4H2O
討論:若KAl(SO4)2為a mol,Ba(OH)2為b mol,

故1molKAl(SO4)2與Ba(OH)2生成沉淀最大量時(shí)為2.5 mol,圖象表現(xiàn)為開始時(shí)沉淀的物質(zhì)的量增加,后減少,最后不變。
【評(píng)價(jià)】同學(xué)對(duì)該組問題的討論很認(rèn)真。解該類題的關(guān)鍵是:先明確化學(xué)反應(yīng)原理,然后找出1mol沉淀需要某一反應(yīng)物的物質(zhì)的量與溶解1mol沉淀需要該反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比值,結(jié)合圖象分析判斷。
【投影】例4

學(xué)方程式或離子方程式。
【提問】
Fe→Fe2+,F(xiàn)e→Fe3+各選用哪些氧化劑?
Fe2+與Fe3+的氧化還原特性如何?
請(qǐng)一位同學(xué)到前面展示自己總結(jié)的內(nèi)容:

(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑
(2)2Fe+3Cl2=2FeCl3
(3)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(4)2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+
(5)FeO+C=Fe+CO
(6)Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
【討論后回答】
Fe→Fe2+加弱氧化劑,例如:S、H+(非氧化性酸、Cu2+等)
Fe→Fe3+加強(qiáng)氧化劑,例如:Cl2、HNO3等)
Fe2+主要體現(xiàn)還原性
Fe3+主要體現(xiàn)氧化性
【評(píng)價(jià)】
組內(nèi)同學(xué)討論熱烈,化學(xué)方程式或離子方程式書寫正確率高,我們只展示了一組,只要合理,其他答案也正確。
【投影】例5
在氯化亞鐵溶液中投入一塊鈉,反應(yīng)結(jié)束后過濾,把濾渣放入坩堝中加熱,最后得到的固體是______。

實(shí)驗(yàn):
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2+2NaCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
氫氧化鐵受熱分解的產(chǎn)物是Fe2O3。
分析討論:
現(xiàn)象:白色沉淀→灰綠色→紅褐色沉淀
所以加熱分解的產(chǎn)物為Fe2O3。
注:個(gè)別學(xué)生不了解這一反應(yīng),故認(rèn)為沉淀是Fe(OH)2。
因過濾及加熱分解時(shí)間過長(zhǎng),故該兩步實(shí)驗(yàn)可以略去。
指導(dǎo)實(shí)驗(yàn):
1.注意金屬鈉的取用方法;
2.注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;
3.由于反應(yīng)較劇烈故應(yīng)注意安全。
【小結(jié)】
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
該反應(yīng)的現(xiàn)象是推斷鐵及鐵化合物的突破口。
【評(píng)價(jià)】
實(shí)驗(yàn)做得很認(rèn)真,但個(gè)別女同學(xué)膽子較小,不敢做,望今后加強(qiáng)動(dòng)手能力,提高實(shí)驗(yàn)意識(shí)。
【投影】例6
要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的順序有:①加入足量氯水,②加入足量高錳酸鉀溶液,③加入少量硫氫化鉸溶液,其中順序正確的是              (   。
A.①③                 B.③②
C.③①                 D.①②③
個(gè)別實(shí)驗(yàn):
請(qǐng)一位同學(xué)到講臺(tái)前用事先準(zhǔn)備好的藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因Fe3+遇SCN-生成Fe(SCN)3而顯血紅色,F(xiàn)e2+遇氯水才能氧化成Fe3+,高錳酸鉀溶液本身顯紫色,故應(yīng)選C。注:學(xué)生容易忽視高錳酸鉀的顏色。
【總結(jié)】
同學(xué)們已經(jīng)掌握了三價(jià)鐵及亞鐵離子的檢驗(yàn)方法。
【投影】例7
有28g鐵完全溶于500 g 20.16%的稀HNO3中恰好完全反應(yīng),生成物是什么?質(zhì)量是多少克?
請(qǐng)同學(xué)們討論,分析解題思路并求解。
分組討論:
請(qǐng)一組的同學(xué)派一個(gè)代表向同學(xué)介紹解題思路(同組的其他同學(xué)補(bǔ)充)。
由題目可知:

Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O(3∶12)
3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2 +2NO+4H2O(3∶8)
3∶9.6介于(3∶12)和(3∶8)之間,所以生成物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2
設(shè)生成 x mol Fe(NO3)3,y mol Fe(NO3)2,可得方程式x+y=0.5,4x+8y/3=1.6,聯(lián)立求解得x=0.2mol,y=0.3mol。
即 Fe(NO3)3為242×0.2=48.4g,F(xiàn)e(NO3)2為180×0.3=54g。
注:本題選一名平時(shí)學(xué)得較好的同學(xué)回答,有利于正確概念的建立。
【小結(jié)】
通過計(jì)算使同學(xué)們明確,變價(jià)金屬與硝酸反應(yīng)時(shí),鐵的量不同,反應(yīng)產(chǎn)物不同。
【投影】例8
為使溶液中的三種陽(yáng)離子A+、B2+、C3+逐一沉淀出來并分離,將含有三種陽(yáng)離子的水溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):

【組織討論】請(qǐng)討論以下問題,并給出正確答案。
(1)寫出過濾所用儀器名稱。
(2)C3+可能是Al3+、Fe3+離子嗎?為什么?
(3)B2+離子可能是Fe2+離子嗎?為什么?
分組討論:
1.鐵架臺(tái)、鐵圈、燒杯、漏斗、玻璃棒。
2.C3+可能是Al3+,因?yàn)樵谒嵝詶l件下,Al3+不與H2S反應(yīng),但與過量的氨水反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀。C3+不可能為Fe3+,因?yàn)闀?huì)發(fā)生如下反應(yīng):
2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+
3.B2+不可能是亞鐵,因?yàn)樵谒嵝詶l件下,F(xiàn)e2+不能轉(zhuǎn)化成硫化亞鐵沉淀。
【評(píng)價(jià)】
該題充分考查同學(xué)綜合分析問題和解決問題的能力。討論激烈思維活躍!
 
精選題
 
一、選擇題(本題有1~2個(gè)答案正確)
1.下列各組物質(zhì)的水溶液不用試劑無法鑒別出來的是         (    )
A.NaOH、AlCl3            B.CuSO4、BaCl2
C.NaAlO2、HCl            D.MgCl2
2.下列各組離子中,能在水溶液中大量共存且溶液顯酸性的是
                                                      (    )

B.Al3+、Mg2+、SO42-
C.AlO2-、HCO3-、Na+
D.Al3+、AlO2-、Cl-
3.在30mL 1 mol?L-1氯化鋁溶液中加入4 mol?L-1的燒堿溶液,若能生成0.01mol的沉淀,則加入燒堿溶液的體積可能是                                           (    )
A.3mL                   B.7.5mL
C.27.5mL                D.以上都不對(duì)
4.將含有A、B、C三種金屬離子的水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

符合上述情況的三種金屬離子是                         (    )
A.Ag+、Cu2+、Al3+
B.Ag+、Fe2+、Al3+
C.Ag+、Ba2+、Fe3+
D.Ag+、Cu2+、Fe3+
5.用稀H2SO4、NaOH溶液和金屬鋁為原料制取Al(OH)3,甲、乙、丙三個(gè)同學(xué)制備的途徑分別是:

若要得到等量的Al(OH)3,則                          (    )
A.三者消耗原料相同
B.甲消耗原料最多
C.乙消耗原料最少
D.丙消耗原料最多
6.將適量鐵粉放入三氯化鐵溶液中,完全反應(yīng)后,溶液中三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子濃度相等。則已反應(yīng)的三價(jià)鐵離子和未反應(yīng)的三價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量之比是               (    )
A.2∶3                 B.3∶2
C.1∶2                 D.1∶1
7.可把苯酚、硫氰化鉀、乙酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉鑒別開來的是
                                                      (    )
A.溴水                 B.甲基橙
C.氫氧化銅              D.氯化鐵溶液
8.將大量鐵粉溶于少量稀硝酸中,過濾后,所得離子濃度大小的順序排列正確的是  (    )
A.[NO3-]>[Fe3+]>[H+]>[OH-]
B.[NO3-]>[Fe2+]>[H+]>[OH-]
C.[Fe3+]>[NO3-]>[H+]>[OH-]
D.[Fe2+]>[NO3-]>[OH-]>[H+]
9.按下列過程,最終能夠?qū)崿F(xiàn)的是                       (    )
A.Fe FeCl2溶液 FeCl3溶液 FeCl3晶體
B.FeSO4溶液 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2(SO4)3溶液 Fe2(SO4)3

C.鍍鋅鐵片 靜置5min,刻痕處顯紅色
D.Cu CuO CuSO4溶液 膽礬
10.某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+、Al3+四種離子,若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液,微熱并攪拌,再加入過量鹽酸,溶液中大量減少的陽(yáng)離子是                      (    )
A.NH4+                  B.Mg2+
C.Fe2+                   D.Al3+
二、非選擇題
11.在有固體氫氧化鋁存在的飽和溶液中,存在著如下平衡:

別加入(1)氫氧化鈉溶液,(2)鹽酸,(3)已分別用氫氧化鈉、硝酸汞溶液處理過的鋁條,(4)水。根據(jù)平衡原理回答:
(A)使固體質(zhì)量增加的______,(B)使偏鋁酸根離子物質(zhì)的量增加的______,(C)使鋁離子物質(zhì)的量增加的______。
12.某物質(zhì)的水溶液顯淺綠色,向該溶液中通入過量的氯氣后;加入四氯化碳振蕩,靜置,溶液分成兩層,四氯化碳層為棕色,用分液漏斗分液后,向水層中加入硫氰化鉀溶液顯紅色。則該物質(zhì)是______,向該物質(zhì)的水溶液中,通入氯氣時(shí),反應(yīng)的離子方程式為____________;向水層中加入硫氰化鉀溶液時(shí),反應(yīng)的離子方程式為______。
13.現(xiàn)有氯化鋁和氯化鐵混合溶液,其中鋁離子和三價(jià)鐵離子的物質(zhì)的量之和為0.1mol,在此溶液中,加入90mL4mol?L-1的氫氧化鈉溶液,使其充分反應(yīng)。設(shè)鋁離子的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值為X。
(1)根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算當(dāng)x=0.4時(shí),溶液中產(chǎn)生的沉淀是什么?物質(zhì)的量有多少?
(2)計(jì)算沉淀中只有氫氧化鐵x的取值范圍。
請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出沉淀總量(mol)隨x(0~1)變化的曲線。

 
答  案
 
一、選擇題
1.D    2.B     3.B、C  4.A 5.B、D
6.A    7.D    8.B     9.B、D 10.A、C
二、非選擇題
11.(A)(3);(B)(1)(4);(C)(2)(4)
12.FeBr2  2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+
13.(1)有0.6mol氫氧化鐵沉淀生成。
(2)0<X<0.6時(shí),沉淀只有氫氧化鐵;
x=0時(shí),氫氧化鐵的沉淀量為0.1mol;
x=0.4時(shí),氫氧化鐵的沉淀量為0.06mol;

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