高中化学创新性成果

高中化学创新性成果

《数形结合思想在化学解题中的应用》

----Al3+、Al(OH)3、AlO2- 的关系及计算

连江一中：王赞华

拟解决的问题：化学图形题是一种利用数学中的二维图象解决化学问题的题型。随着高考改革的不断深入，这种以数学方法解决化学问题的题目不断增多。如何析图、弄清“起点” “交点” “转折点（拐点）”“终点” 及各条线段的化学含义是关键。通过对图形的分析与比较，希望能培养学生的观察分析能力、思维能力和计算能力。

【教学分析】

化学图形题是一种利用数学中的二维图象解决化学问题的题型。它考查范围

广，如元素化合物、化学基本概念和理论、化学实验、化学计算等均可以此方式

进行考查。随着高考改革的不断深入及对学生综合能力要求的不断提高，这种以

数学方法解决化学问题的题目不断增多。

近几年来在全国高考题以及上海、广东高考题中，数型结合的试题频频出现，

成了高考考查学生综合能力的一种方式。

这类题型的特点是：图象是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐

标曲线上，简明、直观、形象。解答图象题必须抓住有关概念和有关物质的性质、

反应规律及图象特点。析图的关键在于对“数” “形” “义” “性”的综合思考，其重

点是弄清“起点” “交点” “转折点（拐点）”“终点” 及各条线段的化学含义。

【知识技能】用数形结合思想理解Al3+、Al(OH)3、AlO2- 三者之间关系及相

关计算，掌握铝化合物的性质与变化。

【能力培养】通过对图形的分析与比较，培养学生的观察分析能力、思维能

力和应变能力，优化思维品质。

【科学品质】通过提问创设情景以及分析多种图形的变化，激发学生的学习兴趣。培养学生严谨求实的科学态度和方法，感受科学的内在美。

【科学方法】由浅入深、对比分析、归纳总结。

【重点难点】

析图的关键在于对“数” “形” “义” “性”的综合思考，其重点是弄清“起点” “交

点” “转折点（拐点）”“终点” 及各条线段的化学含义。

【教学过程设计】

提出问题、学生交流讨论、指导解题方法：

实验往AlCl3溶液中滴加NaOH溶液往NaOH溶液中滴加AlCl3溶液

现象先沉淀后溶解先澄清后沉淀

反应过程

的离子方

程式

Al3+ + 3OH–= Al(OH)

3

↓

Al(OH)

3

+ OH–=AlO2–+2H2O

4OH–+ Al3+=AlO2–+2H2O

Al3+ + 3AlO2–+6H2O =

4Al(OH)3↓

图象变化

根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量：

1、运用数轴法判断得到产物的成分

2、写一个总方程式进行计算（待定系数法）

例1．将10ml 1mol/L的AlCl3溶液和20ml 1.6mol/L氢氧化钠溶液混合，则得到的沉淀的质量是多少？

5AlCl3 + 16NaOH = 4Al(OH)3↓ + NaAlO2 + 15NaCl + 2H2O

0.01mol 0.008mol

练习1:a mol NaOH溶液逐滴加入到b mol AlCl3溶液中，沉淀逐渐增多，后又

逐渐减少，但最终仍有沉淀剩余，则剩余沉淀的物质的量为 ( ) A.

a

3

mol B．b mol

C．(4b－a) mol D．(4a－b) mol

实验往NaAlO2溶液中滴加HCl溶液往HCl溶液中滴加NaAlO2溶液现象先沉淀后溶解先澄清后沉淀

反应过程的离子方程式AlO2- + H+ + H2O=Al(OH)3↓

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

4H++ AlO2- =Al3++2H2O

Al3++3AlO2–+6H2O=

4Al(OH)3↓

图象变化

根据NaAlO2和HCl的量计算生成Al(OH)3的量：

1、运用数轴法判断得到产物的成分

2、写一个总方程式进行计算（待定系数法）

例1．将10ml 1mol/L的NaAlO2溶液和10ml 0.6mol/LHCl溶液混合，则得到的沉淀的质量是多少？

AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3↓

0.006mol 0.006mol

讨论3．向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐渐加入强碱溶液现象无明显现象→出现沉淀→沉淀最多→部分溶解→不变

图象

离子方程式H＋＋OH－ = H2O

Al3＋＋3OH－ = Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－ = Mg(OH)2↓

Al(OH)3＋OH－ = AlO2-＋2H2O

练习2．把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物，

溶于足量水中后有0.58 g白色沉淀生成，在所得的浑浊液中，逐滴加入0.5 mol/L 盐酸，加入盐酸的体积(V)与生成沉淀的质量(W)关系如图所示：

(1)混合物中NaOH的物质的量为：

______________，

混合物中AlCl3的物质的量为

________________，

混合物中MgCl2的物质的量为

______________．

(2)P点表示盐酸的体积是________．

答案：0.045 mol 0.005 mol

0.01mol

90 ml

n(NaOH)

=n(NaCl)

=n(HCl)

=0.045mol n(OH-)

=0.005mol

n(AlO2-)

=0.005mol

n[Mg(OH)2]

=0.01mol