高二化学数形结合思想在化学.ppt

章末考能特训化学思想2数形结合思想在化学解题中的应用怎样求解“镁、铝”图象题？学习“镁、铝及其化合物”的有关知识时，我们接触到最多的是图象题，不少同学在解答这一部分习题时，往往由于理解分析的不够准确，知识应用不熟练，而出现差错。利用图形相结合的方法，可在解决问题时起到事半功倍的效果。下面举几例进行剖析。,1.铝盐与强碱的反应(以AlCl3与NaOH的反应为例)（1）反应向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时，发生的反应依次为Al3+3OH-Al(OH)3Al(OH)3+OH-+2H2O(2)图象生成的Al(OH)3与加入的NaOH的量的关系可用图象表示，如右图,(3)有关计算根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量,【典例导析1】向30mL1mol/L的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol/L的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为（）A.3mLB.7.5mLC.15mLD.17.5mL解析已知n(AlCl3)=0.03mol,nAl(OH)3=0.01mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。由两者反应的离子方程式知Al3+3OH-Al(OH)3,Al(OH)3+OH-+2H2O当碱的量不足时，则V(NaOH)=7.5mL；当碱过量时，则V（NaOH）=L=0.0275L=27.5mL,B,2.偏铝酸盐与强酸的反应（以NaAlO2和HCl的反应为例）（1）反应向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为+H+H2OAl(OH)3Al(OH)3+3H+Al3+3H2O(2)图象生成的Al(OH)3与加入的稀盐酸的量的关系可用图象表示，如图：,(3)有关计算根据NaAlO2和HCl计算生成Al(OH)3的量根据Al(OH)3和NaAlO2的量计算需要加入的HCl的量,3.向Mg2+与Al3+的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液（1）现象：无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变（2）反应H+OH-H2OAl3+3OH-Al(OH)3Mg2+2OH-Mg(OH)2Al(OH)3+OH-+2H2O(3)图象,【典例导析2】如图是向MgCl2、AlCl3混合液中依次加入M和N时生成沉淀的物质的量与加入的M和N的体积关系图（M、N各表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种），以下结论不正确的是（）A.混合溶液中c(AlCl3)c(MgCl2)=11B.混合溶液中c(AlCl3)c(MgCl2)=31C.点V之前加NaOH溶液，点V之后加盐酸D.所加盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度相同,解析设AlCl3物质的量为1mol，则生成Al(OH)3为1mol，AB段溶解过程消耗NaOH也是1mol（据反应式），由图推知OV段每等份相当于NaOH物质的量为1mol,那么OA段生成Al(OH)3消耗NaOH应是3mol，即3等份，则余下两等份即2mol应为生成Mg(OH)2所消耗NaOH的物质的量，故Mg(OH)2为1mol,MgCl2也应是1mol，由此可判断A选项是正确的，B错误；对于D选项，可分析图象AB，BC两段，前者消耗沉淀后者生成沉淀，从而有关系式：Al(OH)3OH-H+,故可推知n(OH-)=n(H+)，又因为两段消耗溶液体积相等，因此不难得出D选项也是正确的。答案B,迁移应用1.现有200mLMgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2+)=0.2mol/L,c(Cl-)=1.3mol/L,要使Mg2+转化为Mg(OH)2，并使Mg2+与Al3+分离开,至少需要4mol/L的NaOH溶液的体积为（）A.140mLB.120mLC.100mLD.80mL解析由题意可得c(Al3+)=1.3mol/L-0.2mol/L2=0.3mol/L又由Mg2+2OH-Mg(OH)2得n(Mg2+)=0.2mol/L0.2L=0.04mol由Al3+4OH-+2H2O得n(Al3+)=0.3mol/L0.2L=0.06mol需n(NaOH)=0.04mol2+0.06mol4=0.32mol则需V(NaOH)=0.08L,D,2.向含有amolAlCl3的溶液中加入含bmolKOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是()amol、bmol、a/3molb/3mol、0mol、(4a-b)molA.B.C.D.解析由：Al3+3OH-Al(OH)3,Al(OH)3+OH-+2H2O可知：沉淀量由a表示的范围是：0moln(沉淀）amol，沉淀量由b表示的范围是：0moln(沉淀）mol,故是可能的，当b3a时，也可行。而的值超过了第二个范围,是不可能的。,D,3.将Na2O2逐渐加入到含有Al3+、Mg2+、的混合液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量(mol)与加入Na2O2的物质的量（mol）的关系如图所示,则原溶液中Al3+、Mg2+、的物质的量分别为()A.2mol、3mol、8molB.3mol、2mol、8molC.2mol、3mol、4molD.3mol、2mol、4mol,解析由2Na2O2+2H2O4NaOH+O2,Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,故n(Al3+)=(9-8)2=2mol，根据图象可知，生成8mol气体，消耗8molNa2O2（其中4mol为O2），故n()=n(NH3)=4mol，n(Mg2+)=3mol。答案C,化工工艺流程金属矿物部分对近年的高考试题分析，不难发现，无机化工题是近年高考命题的热点，主要涉及重要物质的制备，如硫酸铜、氢氧化铁的制备等；金属冶炼从铝、镁、铁、铜的冶炼拓展到钛、钨、锰等金属的冶炼。以无机化工流程图为载体，联系化学实验基本操作，如物质分离、提纯等，也可以联系化学计算、环境知识等进行考查。化学工艺流程题主要从以下两点设置：,1.环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源、对环境的影响和处理原理。2.重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论（氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等）指导化工生产。解题策略：要解决物质的制备、合成等实际的化学问题往往需要从成本角度（原料是否廉价易得）、环保角度（是否符合绿色化学的要求）、现实角度等思考，这类试题有很多都是以框图信息的形式给出，解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后,全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题，这时应采用“四段论法”：本题改变了什么条件（或是什么条件)根据什么理论所以有什么变化结论。,应用举例【例1】“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，如溶液中的氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿（主要成分FeS2）氧化为Fe2(SO4)3，并使溶液酸性增强，其过程如下所示：（1）100t含FeS2质量分数为60%的硫铁矿，原料在空气氧化中的总利用率为90%，该矿石最多可以制得硫酸铁t。,黄铁矿,Fe2(SO4)3,氧化,（2）人们可利用Fe2(SO4)3作氧化剂溶解铜矿石（Cu2S），然后加入铁屑得到铜，该过程中发生的离子反应方程式(请将补充完整并完成):Cu2S+Fe3+H2OCu2+Fe2+()+;。（3）工业上可利用粗铜（含Zn、Ag、Au杂质）经电解制得精铜（电解铜），则阳极和阴极材料分别为：和，阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为。（4）请评价细菌冶金的优点：。（说出一点即可）,解析（1）二硫化亚铁转化成硫酸铁的过程是：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2OH2SO4,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,即+4+8+2得：4FeS2+15O2+2H2O2Fe2(SO4)3+2H2SO4,得出关系式为：2FeS2Fe2(SO4)3,m(FeS2)=100t60%=60t,硫酸铁质量为60t90%=90t。（2）根据电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式，由原子守恒知，缺项为H+。,一定条件下,（3）电解法精炼铜:阳极为粗铜,发生氧化反应：Cu-2e-Cu2+;阴极为精铜,发生还原反应：Cu2+2e-Cu。(4)细菌冶金的优点主要有节约能源、减少污染。,答案（1）90（）Cu2S+10Fe3+4H2O2Cu2+10Fe2+8H+Fe+Cu2+Fe2+Cu(3)粗铜精铜Zn-2e-Zn2+、Cu-2e-Cu2+Cu2+2e-Cu(4)对贫矿、尾矿的开采更有价值；能大大降低能源消耗，有利于减少污染（任填一点）,一定条件下,【例2】铝用途广泛，用铝土矿（主要成分为Al2O3nH2O、少量SiO2和Fe2O3）制取Al有如下途径：（1）滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为：。（2）灼烧时盛放药品的仪器名称是。（3）步骤中发生反应的化学方程式是s。,（4）步骤中生成固体C的离子反应方程式为；滤液C中c(Na+)=(用电荷守恒式表达)。（5）取滤液B100mL,加入1mol/L盐酸200mL，沉淀量达到最大且质量为11.7g。则滤液B中c()=,c(Na+)2mol/L(填“”、“=”或“2mol/L。,答案(1)Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+、Fe3+3H2OFe(OH)3（胶体）+3H+（2）坩埚（3）2Al2O3(熔融)4Al+3O2（4）+CO2+2H2OAl(OH)3+2c()+2c()+c()+c(OH-)-c(H+)(5)1.5mol/L,迁移应用1.钛由于具有密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强等优点，在现代科学技术上有着广泛的用途。工业上常用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，同时含有铁的氧化物）为原料，经过一系列反应来制得钛，其流程大致如下：,回答下列问题：（1）操作（）中Fe的作用是，离子反应方程式为。（2）操作（）的名称是，得到的浅绿色晶体的化学式为。（3）将高压水蒸气通入溶液2中的作用是。（4）写出反应总的化学方程式（最终Ti的化合价不变）：。（5）写出反应的化学反应方程式：，通入氩气的作用是。（6）根据所提供的有关信息，你认为钛的用途之一是（指尖端科学技术）。,解析（1）由题意知钛铁矿中含有铁的氧化物，且铁的氧化物溶解在酸中的过程中容易被氧气氧化成Fe3+，因此，操作（）中加入铁粉的目的是还原Fe3+，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+，同时过量的铁粉可以消耗过量的硫酸：Fe+2H+H2+Fe2+。（2）由图示转化关系可知通过操作（）从滤液中得到了浅绿色晶体和溶液2，所以此操作是结晶或重结晶和过滤，此晶体是FeSO47H2O。（3）由图示转化关系分析可知溶液2是钛的硫酸盐，向其中通入高压水蒸气后得到的沉淀是Ti(OH)4，在此过程中钛的硫酸盐发生了水解反,全水解生成沉淀。（4）TiO2与氯气、焦炭反应，得到的一种产物是水煤气的主要成分，则此产物应是CO，另一种产物应该是Ti的氯化物，并且Ti的化合价不变，应是TiCl4，由此可以推断出反应的总方程式为：TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO。（5）TiCl4与Mg通过反应生成了Ti，由元素守恒可知另一种产物应该是MgCl2，所以反应的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2；反应过程中通入氩气的目的是作保护气。（6）由题意知Ti具有密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强等优点，所以钛可以用作航天材料或潜艇材料。,答案（1）还原Fe3+Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+2H+H2+Fe2+（2）(重)结晶、过滤FeSO47H2O（3）促进Ti4+完全水解生成沉淀（4）TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO（5）TiCl4+2MgTi+2MgCl2保护气作用（6）制造潜艇或用作航天材料等,2.耐火材料主要成分为MgO和Al2O3，某厂用蛭石（主要成分为：MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2）作原料生产耐火材料。化学课外小组同学用蛭石进行了以下实验：.查阅资料得知0.1mol/L的离子浓度时，氢氧化物沉淀时的pH为,.实验流程如下（固体A、F为一种成分）：请回答以下问题：（1）写出下列物质化学式：试剂;固体F。（2）步骤B生成C的离子方程式为。,（3）要保证固体D杂质尽量少，步骤调节溶液的pH合理范围是。A.12.413B.1010.8C.3.75.2(4)固体D可用来生产合成氨的表面催化剂。右图表示无催化剂时NH3的百分含量随时间变化曲线，请在图上用虚线画出有催化剂时的曲线。（5）已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-akJ/mol2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=+bkJ/mol则NH3被O2氧化为N2和H2O的热化学方程式为。,答案（1）稀盐酸或稀硫酸Al(OH)3(2)Al3+4OH-+2H2O(3)B(4)见右图。（5）4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)H=(2a-3b)kJ/mol,3.现代社会中铜在电气、交通、机械和冶金、能源及石化工业、高科技等领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石（SiO2），现采用酸浸法从矿石中提取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取（铜从水层进入有机层的过程）和反萃取（铜从有机层进入水层的过程）是现代湿法炼铜的重要工艺手段。,已知：Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O;当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸出铜；反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题：（1）矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O、（写其中2个）。（2）“循环”经多次循环后的水层1不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体。若水层1暴露在空气中一段时间后，可以得到另一种重要的硫酸盐，写出水层1暴露在空气中发生反应的离子方程式。,（3）该工艺最大亮点是它符合下列原理。A.化学平衡B.绿色化学C.质量守恒D.能量守恒E.相似相溶F.酸碱中和G.氧化还原反应答案（1）CuO+2H+Cu2+H2O,Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+(2)4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O(3)B,易错题重练1.（2008北京理综，7）1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（）A.Na2CO3B.Na2O2Na2CO3C.NaOHNa2CO3D.Na2O2NaOHNa2CO3,解析由反应2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O2Na2O2+2CO22Na2CO3+O22Na2O2+2H2O4NaOH+O2三个式子分析：2molNaHCO3分解生成1molCO2和1molH2O。若1molH2O与1molNa2O2反应，则生成2molNaOH，2molNaOH又恰好与1molCO2完全反应生成Na2CO3；若1molCO2直接与1molNa2O2反应，也生成Na2CO3而不生成NaOH。答案A,2.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（）单质熔点最高的是铯它们都是热和电的良导体它们的密度依次增大，且都比水轻它们的还原性依次增强它们对应离子的氧化性也依次增强A.B.C.D.,解析碱金属的熔点、沸点随原子序数的增加而降低，许多考生则误认为相对原子质量越大，它们的熔点会越高，易错选B；碱金属的密度是增大趋势，但也有反常，K的密度比Na的低，且密度也不都小于1，铷、铯的密度都大于1，这一点记错了容易错选A；还有的考生审题不细心，往往选出叙述正确的选项，则易选C。答案D,3.由Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250mL2.00mol/L的NaOH溶液时，得到沉淀最多。上述盐酸的浓度为（）A.1.00mol/LB.0.500mol/LC.2.00mol/LD.3.00mol/L解析错误原因是不能抓住“得到沉淀最多”时溶液组成的特点，分析出盐酸和NaOH溶液之间的定量关系。得到沉淀最多时，得到NaCl溶液。根据n（Na+）=n(Cl-),而n(Na+)=n(NaOH)、n(Cl-)=n(HCl)，因此n(NaOH)=n(HCl),上述盐酸的浓度为=1.00mol/L。,A,4.某溶液中可能含有H+、Na+、Mg2+、Fe3+、Al3+、等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如下图所示，下列说法正确的是（）,A.原溶液中含有的阳离子是H+、Mg2+、Al3+B.原溶液中一定含有和Na+C.原溶液中含有的Fe3+和Al3+的物质的量之比为11D.反应最后形成的溶液中的溶质为Na2SO4解析错误原因是不能根据图象中另一种离子与Al3+消耗NaOH溶液和生成沉淀的关系，推断出该离子和Al3+的隐含信息。,由图象可知，滴入氢氧化钠的过程中发生了四种反应：开始一个单位是中和反应，接下来六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是铵根离子与氢氧根离子的反应，最后一个单位为氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位，另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀（图象可知两种沉淀的物质的量相同，因此两种离子的价态一样）；有铝离子则没有碳酸根离子。因此可以确定H+、Fe3+、Al3+、，不能确定是否有Na+,可以确定没有Mg2+、。答案C,5.下列关于碱金属的描述正确的是（）A.碱金属都可以保存在煤油中B.硬度小、密度小、熔点低C.在空气中加热均可产生多种氧化物D.与水反应，均漂在水面上解析保存碱金属主要是为了隔绝空气防止氧化，如煤油比碱金属密度小，则可用煤油存放，反之则不能。锂密度比煤油小故不能；C选项，Li在空气中加热只能生成Li2O；D项Rb、Cs密度大于1，与水反应不在水面之上。,B,6.向下列4份浓溶液中投入一定量的金属钠，下列说法中不正确的是（）MgSO4AlCl3CaCl2CuSO4A.都有H2生成B.都得到白色沉淀C.可能得不到沉淀D.可能有白色沉淀解析CuSO4与NaOH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，AlCl3溶液在NaOH过量时可能生成无沉淀，Ca(OH)2溶解度小，属于微溶物，可能析出Ca(OH)2。,B,7.既能与盐酸反应得到气体，又能与NaOH溶液反应得到气体的单质是（）A.NaAlO2B.Al2O3C.NH4HCO3D.Al解析错误原因是审题失误，没有注意到试题限制的是能与盐酸、NaOH溶液反应得到气体的单质。Al既能与盐酸反应得到H2，又能与NaOH溶液反应得到H2，而其他几种物质均为化合物。,D,8.下列实验操作对应的化学反应，不正确的是（）A.钠与CuSO4溶液反应2Na+2H2O2NaOH+H2CuSO4+2NaOHCu(OH)2+Na2SO4B.钠与稀硫酸反应2Na+2H2O2NaOH+H22NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2OC.钠与乙醇反应Na+2CH3CH2OH2CH3CH2ONa+H2D.钠与熔融KCl作用Na+KClK+NaCl,B,熔融,9.200时，11.6gCO2和H2O的混合气体与足量的Na2O2反应，若反应后固体增加了3.6g，则原混合气体的平均相对分子质量为（）A.5.8B.11.6C.23.2D.46.4解析据质量守恒定律，反应产生的O2的物质的量为n(O2)=,由CO2、H2O与Na2O2反应的物质的量的关系知CO2和H2O的总物质的量为0.25mol2=0.5mol,则混合气体的摩尔质量。也可巧解，CO2和H2O的平均相对分子质量一定介于4418之间，选项中只有C符合题意。,C,10.向100mL0.1mol/L的AlCl3溶液中，加入1mol/L的NaOH溶液VmL后，再滴加1mol/L盐酸。滴加盐酸的体积（横坐标）与生成沉淀的质量（纵坐标）的关系如图所示，则加入的NaOH溶液的体积为（）A.10mLB.30mLC.40mLD.50mL,解析此题方法有多种，如果直接走捷径，则可直接判断出答案。n(HCl)=n(NaOH)1mol/LVmL=1mol/L50mL;V=50。方法2：元素守恒法：AlCl3溶液加入NaOH后，生成NaAlO2,还有过量的NaOH。加入HCl后，产物为AlCl3和NaCl，没有过量的任何物质，所