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鋁　鐵

教學(xué)目標(biāo)

知識技能：復(fù)習(xí)鋁鹽、偏鋁酸鹽及氫氧化鋁之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及轉(zhuǎn)化時量的關(guān)系；能用離子方程式正確表達(dá)它們之間的關(guān)系；應(yīng)用化學(xué)平衡原理解釋氫氧化鋁的兩性，掌握實(shí)驗室制備氫氧化鋁的方法；

復(fù)習(xí)鐵，二價鐵，三價鐵三者之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，并能正確寫出有關(guān)的氧化還原反應(yīng)的離子方程式；掌握鐵離子及亞鐵離子的檢驗方法；通過計算掌握變價金屬與硝酸反應(yīng)時鐵的量不同，反應(yīng)產(chǎn)物不同。

能力培養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)概況形成規(guī)律性認(rèn)識的能力；培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗?zāi)芰Α⒂^察能力及綜合分析問題和解決問題的能力。

科學(xué)思想：通過復(fù)習(xí)氫氧化鋁的兩性及鋁元素在化合物中的轉(zhuǎn)化關(guān)系，對學(xué)生進(jìn)行量變到質(zhì)變、矛盾的對立統(tǒng)一等辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育；通過對鋁、鐵的綜合題的計算，使學(xué)生建立數(shù)、形結(jié)合思想，拓展解題思路。

科學(xué)品質(zhì)：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生善于總結(jié)，并在總結(jié)中發(fā)現(xiàn)問題。

科學(xué)方法：教會學(xué)生將化學(xué)中的定量問題表格化、圖象化；通過對實(shí)驗的觀察，了解現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系，使學(xué)生進(jìn)一步掌握用實(shí)驗的方法將化學(xué)中微觀的問題宏觀化；抽象的問題具體化。

重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：氫氧化鋁的兩式電離；鋁化合物之間轉(zhuǎn)化的量的關(guān)系；鐵，二價鐵，三價鐵之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系及氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵；

難點(diǎn)：鋁化合物之間轉(zhuǎn)化的圖象表示；變價金屬與硝酸反應(yīng)的計算。

教學(xué)過程設(shè)計

教師活動

【引言】

鋁、鐵是中學(xué)化學(xué)元素化合物中的重點(diǎn)，而其中的Al（OH）3、

和“鐵三角”的這兩部分內(nèi)容既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)，同時又是高考的熱點(diǎn)。所以高三對這兩部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)是非常重要的。結(jié)合這段內(nèi)容，我準(zhǔn)備了八個問題，其中有兩個問題昨天已經(jīng)布置下去了，請同學(xué)們分成小組先把上節(jié)布置的內(nèi)容討論一下，然后我們再按提綱逐一討論，最后一起歸納總結(jié)。我們今天采用大屏幕實(shí)物投影，請同學(xué)們將討論的結(jié)果直接寫在白紙上，以便和其他的同學(xué)一起交流。

【投影】題目見右欄

將學(xué)生分成5～6人一組，按問題逐一討論。

學(xué)生活動

回憶并討論昨天布置的兩題：

式正確表示其關(guān)系。

的化學(xué)方程式或離子方程式。

分組討論。

【投影】例1

確表示其關(guān)系。

【要求】

1．指出三者之間存在著怎樣的關(guān)系？

2．用離子方程式正確表示他們之間的關(guān)系。

3．通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。

請一位同學(xué)到前面展示自己總結(jié)的內(nèi)容：

（1）Al3++3OH-=Al（OH）3↓

（5）Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

注：回答問題中，學(xué)生能夠找出三者之間的關(guān)系，但思維無序，隨意安排（1）～（6），故很難發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。以上結(jié)果為兩個同學(xué)補(bǔ)充的最終結(jié)果。

【評價】

同學(xué)們對三者之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系掌握較好，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)正確排列（1）～（6），這樣即可發(fā)現(xiàn)（1）～（3）中1mol鋁離子能與3mol氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鋁，而與4mol氫氧根反應(yīng)則生成偏鋁酸鹽；同樣的關(guān)系也可在（4）～（6）中發(fā)現(xiàn)，由此看出量變引起質(zhì)變。

【投影】例2

【要求】

1．用桌上的儀器和藥品完成題目所示實(shí)驗，注意觀察實(shí)驗現(xiàn)象。

2．A、B中的反應(yīng)現(xiàn)象是否相同？（用離子方程式表示）

3．用平衡移動原理解釋Al（OH）3既能和強(qiáng)酸又能和強(qiáng)堿反應(yīng)的原理。

分組實(shí)驗、討論并回答：

（A）Al3++3OH-=Al（OH）3↓

現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色絮狀沉淀，當(dāng)氫氧化鈉過量時沉淀消失。

現(xiàn)象：先產(chǎn)生沉淀，震蕩消失，當(dāng)AlCl3過量時產(chǎn)生沉淀不再消失。

得出結(jié)論：

當(dāng)反應(yīng)物相同，而反應(yīng)的順序不同時，現(xiàn)象也不同。

注：個別組的同學(xué)因藥品用量不當(dāng)，未在規(guī)定時間內(nèi)做出正確現(xiàn)象。

得出結(jié)論：Al（OH）3是兩性化合物，既能和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)。

解釋：

（1）當(dāng)加酸時，H+立即跟溶液里少量的OH-起反應(yīng)而生成水，平衡向右移動，氫氧化鋁不斷溶解。

（2）當(dāng)加堿時，OH-立即跟溶液里少量的H+起反應(yīng)而生成水，平衡向左移動，同樣氫氧化鋁也不斷溶解。

這就是氫氧化鋁既能和酸又能和堿起反應(yīng)的原因。

4．實(shí)驗室制取Al（OH）3時為何不用強(qiáng)堿？

回答：因氫氧化鋁溶于強(qiáng)堿，所以實(shí)驗室用氨水與鋁鹽反應(yīng)：

Al3++3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+

【評價】

大部分同學(xué)操作正確，個別同學(xué)一開始制的Al（OH）3過多，未注意用量，造成后來溶解不利；也有的是因為未逐滴加入藥品，也未看見實(shí)驗的全過程。關(guān)于Al（OH）3的兩式電離理解正確，故能得出實(shí)驗室制備氫氧化鋁的正確方法。

【投影】例3

畫出下列各反應(yīng)中生成沉淀的物質(zhì)的量（縱坐標(biāo)）隨所加入或滴入的反應(yīng)物的物質(zhì)的量（橫坐標(biāo)）的變化曲線。

（1）在氯化鋁溶液中加入氫氧化鈉溶液；

（2）在偏鋁酸鈉溶液中加入鹽酸；

（3）在氫氧化鈉溶液中加入氯化鋁溶液；

（4）在等物質(zhì)的量的氯化鎂和氯化鋁混合溶液中加入氫氧化鈉溶液；

（5）在明礬溶液中加入氫氧化鋇溶液。

【演示】牛津劍橋化學(xué)教學(xué)軟件，幫助同學(xué)直觀建立有關(guān)圖象，指出該類題是高考中常見題型，這類題是運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想解決化學(xué)問題的典型題例。

【組織討論】請同學(xué)們對例3進(jìn)行討論，并將結(jié)論寫在投影膠片上。

討論后，展示一組的投影片，5個變化曲線圖及解釋如下：

圖（1）1mol鋁離子與3mol氫氧根反應(yīng)生成氫氧化鋁，而與4mol氫氧根反應(yīng)就生成偏鋁酸鹽。

圖（2）1mol偏鋁酸根與1mol氫離子反應(yīng)就生成氫氧化鋁，而與4mol氫離子反應(yīng)就生成鋁鹽。

圖（3）該反應(yīng)的原理為：

當(dāng)加入3mol鋁離子時，溶液中開始產(chǎn)生沉淀，再加入1mol鋁離子時，產(chǎn)生沉淀量最大且不再消失。

圖（4）由于1mol鎂離子與2mol氫氧根反應(yīng)生成沉淀，所以該組溶液達(dá)到沉淀最大量與氫氧化鋁溶解所消耗的氫氧根之比為5∶1。

圖（5）這個反應(yīng)比較復(fù)雜，反應(yīng)為：

2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=2Al（OH）3↓+3BaSO4↓+K2SO4

2Al（OH）3+K2SO4+Ba（OH）2=BaSO4↓2KAlO2+4H2O

討論：若KAl（SO4）2為a mol，Ba（OH）2為b mol，

故1molKAl（SO4）2與Ba（OH）2生成沉淀最大量時為2.5 mol，圖象表現(xiàn)為開始時沉淀的物質(zhì)的量增加，后減少，最后不變。

【評價】同學(xué)對該組問題的討論很認(rèn)真。解該類題的關(guān)鍵是：先明確化學(xué)反應(yīng)原理，然后找出1mol沉淀需要某一反應(yīng)物的物質(zhì)的量與溶解1mol沉淀需要該反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比值，結(jié)合圖象分析判斷。

【投影】例4

學(xué)方程式或離子方程式。

【提問】

Fe→Fe2+，F(xiàn)e→Fe3+各選用哪些氧化劑？

Fe2+與Fe3+的氧化還原特性如何？

請一位同學(xué)到前面展示自己總結(jié)的內(nèi)容：

（1）Fe+2H+=Fe2++H2↑

（2）2Fe+3Cl2=2FeCl3

（3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

（4）2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+

（5）FeO+C=Fe+CO

（6）Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

【討論后回答】

Fe→Fe2+加弱氧化劑，例如：S、H+（非氧化性酸、Cu2+等）

Fe→Fe3+加強(qiáng)氧化劑，例如：Cl2、HNO3等）

Fe2+主要體現(xiàn)還原性

Fe3+主要體現(xiàn)氧化性

【評價】

組內(nèi)同學(xué)討論熱烈，化學(xué)方程式或離子方程式書寫正確率高，我們只展示了一組，只要合理，其他答案也正確。

【投影】例5

在氯化亞鐵溶液中投入一塊鈉，反應(yīng)結(jié)束后過濾，把濾渣放入坩堝中加熱，最后得到的固體是______。

實(shí)驗：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2+2NaCl

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

2Fe（OH）3 Fe2O3+3H2O

氫氧化鐵受熱分解的產(chǎn)物是Fe2O3。

分析討論：

現(xiàn)象：白色沉淀→灰綠色→紅褐色沉淀

所以加熱分解的產(chǎn)物為Fe2O3。

注：個別學(xué)生不了解這一反應(yīng)，故認(rèn)為沉淀是Fe（OH）2。

因過濾及加熱分解時間過長，故該兩步實(shí)驗可以略去。

指導(dǎo)實(shí)驗：

1．注意金屬鈉的取用方法；

2．注意觀察實(shí)驗現(xiàn)象；

3．由于反應(yīng)較劇烈故應(yīng)注意安全。

【小結(jié)】

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

該反應(yīng)的現(xiàn)象是推斷鐵及鐵化合物的突破口。

【評價】

實(shí)驗做得很認(rèn)真，但個別女同學(xué)膽子較小，不敢做，望今后加強(qiáng)動手能力，提高實(shí)驗意識。

【投影】例6

要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+。進(jìn)行實(shí)驗操作的順序有：①加入足量氯水，②加入足量高錳酸鉀溶液，③加入少量硫氫化鉸溶液，其中順序正確的是　　　　　　　　　　　　　（　　�。�

A．①③　　　　　　　　　　　　　　　　 B．③②

C．③①　　　　　　　　　　　　　　　　 D．①②③

個別實(shí)驗：

請一位同學(xué)到講臺前用事先準(zhǔn)備好的藥品進(jìn)行實(shí)驗。因Fe3+遇SCN-生成Fe（SCN）3而顯血紅色，F(xiàn)e2+遇氯水才能氧化成Fe3+，高錳酸鉀溶液本身顯紫色，故應(yīng)選C。注：學(xué)生容易忽視高錳酸鉀的顏色。

【總結(jié)】

同學(xué)們已經(jīng)掌握了三價鐵及亞鐵離子的檢驗方法。

【投影】例7

有28g鐵完全溶于500 g 20.16％的稀HNO3中恰好完全反應(yīng)，生成物是什么？質(zhì)量是多少克？

請同學(xué)們討論，分析解題思路并求解。

分組討論：

請一組的同學(xué)派一個代表向同學(xué)介紹解題思路（同組的其他同學(xué)補(bǔ)充）。

由題目可知：

Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO+2H2O（3∶12）

3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2 +2NO+4H₂O（3∶8）

3∶9.6介于（3∶12）和（3∶8）之間，所以生成物既有Fe（NO3）3又有Fe（NO3）2

設(shè)生成 x mol Fe（NO3）3，y mol Fe（NO3）2，可得方程式x+y=0.5，4x+8y/3=1.6，聯(lián)立求解得x=0.2mol，y＝0.3mol。

即 Fe（NO3）3為242×0.2=48.4g，F(xiàn)e（NO3）2為180×0.3=54g。

注：本題選一名平時學(xué)得較好的同學(xué)回答，有利于正確概念的建立。

【小結(jié)】

通過計算使同學(xué)們明確，變價金屬與硝酸反應(yīng)時，鐵的量不同，反應(yīng)產(chǎn)物不同。

【投影】例8

為使溶液中的三種陽離子A+、B2+、C3+逐一沉淀出來并分離，將含有三種陽離子的水溶液進(jìn)行如下實(shí)驗：

【組織討論】請討論以下問題，并給出正確答案。

（1）寫出過濾所用儀器名稱。

（2）C3+可能是Al3+、Fe3+離子嗎？為什么？

（3）B2+離子可能是Fe2+離子嗎？為什么？

分組討論：

1．鐵架臺、鐵圈、燒杯、漏斗、玻璃棒。

2．C3+可能是Al3+，因為在酸性條件下，Al3+不與H2S反應(yīng)，但與過量的氨水反應(yīng)生成Al（OH）3沉淀。C3+不可能為Fe3+，因為會發(fā)生如下反應(yīng)：

2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+

3．B2+不可能是亞鐵，因為在酸性條件下，F(xiàn)e2+不能轉(zhuǎn)化成硫化亞鐵沉淀。

【評價】

該題充分考查同學(xué)綜合分析問題和解決問題的能力。討論激烈思維活躍�！�

精選題

一、選擇題（本題有1～2個答案正確）

1．下列各組物質(zhì)的水溶液不用試劑無法鑒別出來的是　　　　　　　　（　　　）

練習(xí)冊

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