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
练习3、在下图中，横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。

从图中，选择适合表中各题要求的序号填入表中
溶液加(或通入)物质序号
⑴饱和石灰水通入过量CO2 A
⑵ AlCl3溶液加入过量浓氨水 B
⑶含少量NaOH的NaAlO2溶液通入过量CO2 F
⑷含少量NaOH的NaAlO2溶液逐滴加入稀盐酸 D
⑸ MgCl2、AlCl3混合溶液逐滴加入NaOH溶液至过量 E
⑹NaOH溶液逐滴加入Al2(SO4)3溶液至过量 C
⑺稀硫酸溶液逐滴加入NaAlO2溶液至过量 F
⑻含少量盐酸的AlCl3溶液逐滴加入KOH溶液至过量G
小结：
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。