◇ 河南 馮存良

樹立3種思想 搞定金屬問題

◇ 河南 馮存良

歷年高考中,對(duì)常見金屬及其重要化合物有關(guān)知識(shí)的考查,出現(xiàn)頻率高.往往以金屬元素的性質(zhì)為載體,通過推斷題、實(shí)驗(yàn)題的形式來考查考生分析問題、解決問題的能力.解答金屬元素的有關(guān)知識(shí)的考題通常需要具備3種思想:數(shù)形結(jié)合思想、分類思想和守恒思想.

1 數(shù)形結(jié)合思想解決金屬及其化合物問題

1.1 用數(shù)形結(jié)合思想理解Na2CO3、NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)

例1 將0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L－1稀鹽酸.下列圖象能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質(zhì)的量的關(guān)系的是( ).

滴加鹽酸先發(fā)生反應(yīng):OH－＋H＋＝H2O,再發(fā)生反應(yīng)最后發(fā)生反應(yīng):因?yàn)閚(OH－)＝故加入0.02molHCl后開始有氣體生成,答案為C.

依題反思

1)向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸,第1步:轉(zhuǎn)化為無氣體產(chǎn)生;第2步與 H＋反應(yīng)產(chǎn)生CO2.消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如選項(xiàng)A所示.

2)向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如選項(xiàng)B所示.

3)向等物質(zhì)的量的NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如選項(xiàng)C所示.

4)向等物質(zhì)量的Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積關(guān)系如選項(xiàng)D所示.

1.2 用數(shù)形結(jié)合思想突破Al(OH)3沉淀圖象

例2 下列曲線圖(縱坐標(biāo)為沉淀的量,橫坐標(biāo)為加入物質(zhì)的體積)與對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)相符合的是( ).

A 向1L濃度均為0.1mol·L－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀H2SO4;

B 向1L濃度分別為0.1mol·L－1和0.3mol· L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1mol·L－1的稀NaOH溶液;

C 向燒堿溶液中滴加明礬溶液;

D 向AlCl3溶液中滴加過量氨水

向Ba(OH)2和NaAlO2混合溶液中加入稀H2SO4,發(fā)生的反應(yīng)為所以加1L稀H2SO4時(shí),Ba(OH)2反應(yīng)完,再加0.5L稀 H2SO4時(shí)反應(yīng)完畢,再加1.5L稀H2SO4時(shí),Al(OH)3全部溶解,選項(xiàng)A正確;向1L濃度分別為0.1mol·L－1和0.3mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1mol·L－1的NaOH溶液,發(fā)生的反應(yīng)依次是所以沉淀Al3＋和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比為3∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;向燒堿溶液中滴加明礬溶液,發(fā)生的反應(yīng)依次是選項(xiàng)C錯(cuò)誤;AlCl3溶液中滴加過量氨水,沉淀不會(huì)溶解,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案為A.

依題反思 突破Al(OH)3沉淀圖象的3個(gè)秘訣:

1)明晰橫、縱坐標(biāo)含義,然后通過曲線變化特點(diǎn)分析反應(yīng)原理.

2)掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO2－三者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系:

3)明晰Al3＋溶液中加堿(OH－)的幾種常見變形圖象,如:

圖1

圖1 -甲中,n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1.

圖1-乙中,若已知原溶液中含有Mg2＋,則可推出:n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1.

圖1-丙中,若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋,則可推出:n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1.

2 守恒思想在鐵及其化合物計(jì)算中的應(yīng)用

“守恒法”是中學(xué)化學(xué)中一種常用的解題方法,它利用物質(zhì)變化過程中某一特定的量固定不變來列式求解,即找到起始和終止反應(yīng)時(shí)某一特定量的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立方程.

例3 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL、4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(標(biāo)準(zhǔn)狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無血紅色出現(xiàn).若用足量的H2在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物,所得到的鐵的物質(zhì)的量為( )

A 0.21mol; B 0.25mol;

C 0.3mol; D 0.35mol

根據(jù)題意可知,混合物與150mL4mol·L－1(即0.6mol)HNO3恰好完全反應(yīng),“向所得溶液中加入KSCN溶液,無血紅色出現(xiàn)”說明產(chǎn)物為Fe(NO3)2、NO、H2O,混合物中所有的Fe元素都以Fe2＋形式存在.根據(jù)N元素守恒可得n(HNO3)＝2n(Fe(NO3)2)＋n(NO)＝150mL×10－3×4mol· L－1＝0.6mol,又n(NO)＝0.1mol,所以n(Fe(NO3)2)＝0.25mol,即混合物中Fe元素的物質(zhì)的量為0.25mol.若用足量H2還原相同質(zhì)量的混合物,所得到的鐵的物質(zhì)的量為0.25mol.

依題反思 解答此類問題的關(guān)鍵是從諸多變化和繁雜的數(shù)據(jù)中尋找恒量關(guān)系.找到終態(tài)產(chǎn)物Fe(NO3)2及原硝酸中“N”原子反應(yīng)后的2種存在形式和“NO”,問題就會(huì)迎刃而解.

3 用物質(zhì)分類思想認(rèn)識(shí)鐵及其重要化合物

例4 下列敘述正確的是( ).

A Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說明Fe與2種酸均發(fā)生置換反應(yīng);

B 足量的Fe在Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3;

C 先后將等物質(zhì)的量的Fe2O3和Fe分別溶于同一稀鹽酸時(shí)無氣體放出;

HNO3具有強(qiáng)氧化性,與Fe反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO,選項(xiàng)A錯(cuò);鐵與Cl2反應(yīng)無論量的多少產(chǎn)物都是FeCl3,選項(xiàng)B錯(cuò);選項(xiàng)C中Fe2O3溶解產(chǎn)生Fe3＋恰好將鐵單質(zhì)氧化,因而不能置換出H2,正確;FeCl3溶液加熱時(shí)易水解,選項(xiàng)D錯(cuò).

依題反思 在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)鐵及鐵的化合物知識(shí)時(shí),要注意相似物質(zhì)間的差異性.

1)鐵的氧化物.

化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4俗名 —— 鐵紅 磁性氧化鐵顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水鐵的化合價(jià) ＋2 ＋3 ＋2,＋3穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定與H＋反應(yīng)的離子方程式FeO＋2H＋＝Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O

2)鐵的氫氧化物.

化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3色態(tài) 白色固體 紅褐色固體與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O Fe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O受熱分解 2Fe(OH)3■■Fe2O3＋3H2O△制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓在空氣中,Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3二者的關(guān)系

3)“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系(圖2).

圖2

依據(jù)下列變化的離子方程式,體會(huì)Fe2＋與Fe3＋的轉(zhuǎn)化條件.

1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀:H2S＋2Fe3＋＝S↓＋2Fe2＋＋2H＋.

2)將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液,溶液變藍(lán):

3)用FeCl3溶液腐蝕廢舊線路板上的銅箔:

4)將H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中:

5)將FeCl2溶液滴到HNO3溶液中,有無色氣體放出:

(作者單位:河南省鄢陵縣第一高級(jí)中學(xué))