◇ 河南 馮存良
樹(shù)立3種思想 搞定金屬問(wèn)題
◇ 河南 馮存良
歷年高考中,對(duì)常見(jiàn)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(guò)推斷題、實(shí)驗(yàn)題的形式來(lái)考查考生分析問(wèn)題、解決問(wèn)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.
1.1 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(kāi)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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.
“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(guò)程中某一特定的量固定不變來(lái)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(wú)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(wú)血紅色出現(xiàn)”說(shuō)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(wèn)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(wèn)題就會(huì)迎刃而解.
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(shuō)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(wú)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(wú)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(wú)色氣體放出:
(作者單位:河南省鄢陵縣第一高級(jí)中學(xué))