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2014-06-17
(四)所带电荷是关键——讨论离子反应计量关系
离子方程式的书写,关键要搞清楚反应物的计量数比及产物。产物的分析可以由“铝线”解决。其实,计量数比同样可以结合“铝线”及电荷守恒,物料守恒得以解决。例如H+和 AlO2- 化学计量数1∶1反应生成电中性的 Al(OH)3 ,而要生成Al3+则为4∶1,因为Al3+带3个单位正电荷。
“相邻粒子不反应,相隔粒子聚中间,隔之越远越易行,所带电荷是关键”四句话是一个有机的整体,相互关联,表明了粒子之间的共存和反应的关系。参照“铝线”,联系这四句话,基本可以解决与铝元素有关的离子共存,离子方程式书写,过量计算中产物的判断等问题,甚至也可以用于铝元素有关的图象问题的讨论。
三.线型学铝概念中值得注意的问题
(一) 关于H+的讨论
“铝线”中的H+,并非特指强酸,也可以代表某些弱酸或者可以电离产生大量H+的物质。如:醋酸,硫酸氢钠等。(若其酸根与铝离子会强烈双水解的酸,则该酸不与Al(OH)3反应)
(二) 关于OH-的讨论
“铝线”中的OH-一般指强碱(因为高中阶段所接触的弱碱绝大多数为难溶的碱,溶度积常数很小)。值得注意的是 •H2O也能使Al3+沉淀,但不与Al(OH)3反应。氨溶解于水,主要形成水合分子 •H2O,只有一小部分(1mol•L-1氨分子中只有0.004mol)发生如下式的电离作用 NH3+H20=NH4+ + OH- K=1.8×10-5,而Al(OH)3的Ksp=2×10-33,Al3+完全沉淀(C(Al3+)≤1×10-5mol•L-1)时,pH为4.8,所以 •H2O也能使Al3+沉淀。
(三) AlO2-
AlO2-实质上只是高中化学中对Al(OH)4-的一种简写。偏铝酸盐是在强碱性溶液中生成的,偏铝酸盐溶液中加酸一般无法得到“HAlO2”,而得到白色无定形凝胶沉淀Al(OH)3。但“HAlO2”可以是结晶正 Al(OH)3在573K下,加热两小时得到的,正确的名称为偏氢氧化铝AlO(OH)。因此,我们常说的“HAlO2不存在”是不严格的。
(四) Al(OH)3与Al2O3
Al(OH)3 是Al2O3的水合物,在加热条件下失水即得到Al2O3。因此,Al2O3与Al(OH)3有许多相似的反应。与Al(OH)3能反应的酸或者碱一般与 Al2O3也可以反应,产物也类似,只是相差若干个水分子。但值得强调一点是:易溶于酸也易溶于强碱的Al(OH)3是新鲜制备的一种白色无定形凝胶,而不是结晶正Al(OH)3。同样常见的易溶于酸也易溶于强碱的Al2O3是γ-Al2O3,而自然界中存在的刚玉为α-Al2O3,晶体为六方紧密堆积构型,晶格能很大,不溶于酸或碱,耐腐蚀。工业β-Al2O3陶瓷做电解食盐水的隔膜生产烧碱。所以,并非所有的Al(OH)3、Al2O3都可以与强酸、强碱反应
四.线型学铝概念的实质——酸碱中和
我们引用J.N.Bronsted—T.M.Lowry的酸碱质子理论所定义的酸碱概念。任何能释放质子的物种叫做酸,任何能结合质子的物种叫做碱。Al3+在水中实质上以八面体水合配离子[Al(H2O)6]3+形式存在,有如下平衡 [Al(H2O)6]3++H2O [Al(H2O)5OH]2++H3O+,因此,Al3+可以认为是酸。而AlO2-(即Al(OH)4-)可以结合质子(即H+),因此可以认为是碱。根据上述的理论,“铝线”上粒子所能发生的反应都可以归纳为酸碱中和。
五.线型学铝概念的衍生
(一) 类似于Al(OH)3的两性氢氧化物——Be(OH)2、Zn(OH)2
铝和铍在元素周期表中处于对角线位置,两者的离子势接近,所以它们有许多相似的化学性质,两者的氢氧化物都属两性。所以铍存在“铍线”
H+ Be2+ Be(OH)2 BeO22- OH-
同理,锌元素存在“锌线”H+ Zn2+ Zn(OH)2 ZnO22- OH-。
(二) 二元及以上弱酸
弱酸的酸式盐在强酸性或强碱性中一般都不能稳定存在。所以,以酸式根为中心,左边为弱酸,右边为酸根,构成了弱酸的“酸线”,如
H+ H2CO3 HCO3- CO32- OH-,若同样以J.N.Bronsted—T.M.Lowry的酸碱质子理论来定义酸碱,各粒子的反应,还是可以归结为酸碱中和。粒子间的反应同样可以由“相邻粒子不反应,相隔粒子聚中间,隔之越远越易行,所带电荷是关键”四句话来概括。高一碱金属章节中的Na2CO3与HCl反应产物的判断,高三教材中的酸式盐与碱的离子方程式的书写等都可以用上述线型策略去讨论。
例如(04浙江省会考)下列各组离子在溶液中能大量共存的是(B)
A.Na+、H+、CO32-、Cl- B.H+、K+、Cl-、NO3-
C.Na+、Al3+、OH-、Cl- D.NH4+、H+、OH-、NO3-
类似的还有H+ H2SO3 HSO3- SO32- OH-
H+ H2S HS- S2- OH-
H+ H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- OH-
H2SO4同样为二元酸,HSO4-的电离其实并不完全,严格来说H2SO4也应存在类似的线型关系,只是在高中阶段暂不讨论。
“线型”学铝概念的提出,不仅克服了“铝三角”学习中三者定量关系模糊不清这一缺点,使铝元素的学习变的轻松,便于理解。同时,“线型”概念的衍生,也使得两性物质的学习更简单。二元及二元以上的酸、酸根、酸式根与碱或酸的反应也都可以由类似的“线型”概念去思考。
总结:高中化学学习:科学学铝的新方法就为大家介绍到这儿了,希望小编的整理可以帮助到大家,祝大家学习进步。
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标签:高中化学学习方法
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