数形结合思想在化学解题中的应用优秀PPT.ppt
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1、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”的有关学问时,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精确,学问应用不娴熟,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。1.1.铝盐与强碱的反应铝盐与强碱的反应(以以AlClAlCl3 3与与NaOHNaOH的反应为例的反应为例)(1 1)反应)反应 向向AlClAlCl3 3溶液中滴加溶液中滴加NaOHNaOH溶液时,发生的反应依溶液时,发生的反应依次为次为AlAl3+3+3OH+3OH-Al(OH)Al
2、(OH)3 3 Al(OH)Al(OH)3 3+OH+OH-+2H +2H2 2O O (2)(2)图象图象 生成的生成的Al(OH)Al(OH)3 3与加入的与加入的NaOHNaOH的量的关系可用图的量的关系可用图象表示,如右图象表示,如右图(3)(3)有关计算有关计算依据依据AlCl3AlCl3和和NaOHNaOH的量计算生成的量计算生成Al(OH)3Al(OH)3的量的量依据依据AlCl3AlCl3和和Al(OH)3Al(OH)3的量计算须要的量计算须要NaOHNaOH的量的量NaOHNaOH的量的量n n(NaOHNaOH)当当NaOHNaOH不足时不足时 n n(NaOH)=3(Na
3、OH)=3n nAl(OH)Al(OH)3 3当当NaOHNaOH过量时过量时n n(NaOHNaOH)=3=3n n(Al(Al3+3+)+)+n n(Al(Al3+3+)-)-n n Al(OH)Al(OH)3 3=4=4n n(Al(Al3+3+)-)-n nAl(OH)Al(OH)3 3【典典例例导导析析1 1】向向3 30 0 m mL L 1 1 m mo ol l/L L的的A Al lC Cl l3 3溶溶液液中中渐渐渐渐加加入入浓浓度度为为4 4 m mo ol l/L L的的N Na aO OH H溶溶液液,若若产产生生0 0.7 78 8 g g白白色色沉沉淀淀,则则加加
4、入入的的N Na aO OH H溶溶液液的的体体积积可可能能为为 ()A A.3 3 m mL L B B.7 7.5 5 m mL L C C.1 15 5 m mL L D D.1 17 7.5 5 m mL L 解解析析 已已知知n n(A Al lC Cl l3 3)=0 0.0 03 3 m mo ol l,n nA Al l(O OH H)3 3 =0 0.0 01 1 m mo ol l,由由沉沉淀淀的的物物质质的的量量小小于于氯氯化化铝铝的的物物质质的的量量可可推推知知此此题题可可能能有有两两个个答答案案:一一是是氢氢氧氧 化化 钠钠 不不 足足,二二 是是 氢氢 氧氧 化化
5、钠钠 过过 量量。由由 两两 者者 反反 应应 的的 离离 子子 方方 程程 式式 知知A Al l3 3+3 3O OH H-A Al l(O OH H)3 3,A Al l(O OH H)3 3+O OH H-+2 2H H2 2O O 当当碱碱的的量量不不足足时时,则则V V(N Na aO OH H)=7 7.5 5 m mL L;当当碱碱过过量量时时,则则V V(N Na aO OH H)=L L=0 0.0 02 27 7 5 5 L L=2 27 7.5 5 m mL LB2.2.偏铝酸盐与强酸的反应偏铝酸盐与强酸的反应(以(以NaAlONaAlO2 2和和HClHCl的反应的反
6、应为例)为例)(1 1)反应)反应 向向NaAlONaAlO2 2溶液中滴加稀盐酸时,发生的反应依溶液中滴加稀盐酸时,发生的反应依次为次为 +H +H+H+H2 2O Al(OH)O Al(OH)3 3 Al(OH)Al(OH)3 3+3H+3H+AlAl3+3+3H+3H2 2O O (2)(2)图象图象 生成的生成的Al(OH)Al(OH)3 3与加入的稀盐酸的量的关系可用与加入的稀盐酸的量的关系可用图象表示,如图:图象表示,如图:(3)(3)有关计算有关计算依据依据NaAlO2NaAlO2和和HClHCl计算生成计算生成Al(OH)3Al(OH)3的量的量依据依据Al(OH)3Al(OH
7、)3和和NaAlO2NaAlO2的量计算须要加入的的量计算须要加入的HClHCl的量的量HClHCl的量的量n n(HClHCl)当当HClHCl不足时不足时n n(HClHCl)=n nAl(OH)Al(OH)3 3当当HClHCl过量时过量时n n(HClHCl)=n n()+3()+3n n()-()-n nAl(OH)Al(OH)3 3=4=4n n()-3()-3n nAl(OH)Al(OH)3 3 3.3.向向Mg2+Mg2+与与Al3+Al3+的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液 (1 1)现象:无明显现象)现象:无明显现象出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多削减
8、削减不变不变 (2 2)反应)反应 H+OH-H2O H+OH-H2O Al3+3OH-Al(OH)3 Al3+3OH-Al(OH)3 Mg2+2OH-Mg(OH)2 Mg2+2OH-Mg(OH)2 Al(OH)3+OH-+2H2O Al(OH)3+OH-+2H2O (3)(3)图象图象【典例导析典例导析2 2】如图是向】如图是向MgClMgCl2 2、AlCl AlCl3 3混合液中依次加入混合液中依次加入MM和和N N 时生成沉淀的物质的量与加入时生成沉淀的物质的量与加入 的的MM和和N N的体积关系图(的体积关系图(MM、N N 各表示盐酸或氢氧化钠溶液中各表示盐酸或氢氧化钠溶液中 的一
9、种),以下结论不正确的是的一种),以下结论不正确的是 ()A.A.混合溶液中混合溶液中c c(AlCl(AlCl3 3)c c(MgCl(MgCl2 2)=11)=11 B.B.混合溶液中混合溶液中c c(AlCl(AlCl3 3)c c(MgCl(MgCl2 2)=31)=31 C.C.点点V V之前加之前加NaOHNaOH溶液,点溶液,点V V之后加盐酸之后加盐酸 D.D.所加盐酸与所加盐酸与NaOHNaOH溶液中溶质的物质的量浓度溶液中溶质的物质的量浓度 相同相同 解解析析 设设A Al lC Cl l3 3物物质质的的量量为为1 1 m mo ol l,则则生生成成A Al l(O O
10、H H)3 3为为1 1 m mo ol l,A A B B段段溶溶解解过过程程消消耗耗N Na aO OH H也也是是1 1 m mo ol l(据据反反应应式式),由由图图推推知知O O V V段段每每等等份份相相当当于于N Na aO OH H物物质质的的量量为为1 1 m mo ol l,那那么么O O A A段段生生成成A Al l(O OH H)3 3消消耗耗N Na aO OH H应应是是3 3 m mo ol l,即即3 3等等份份,则则余余下下两两等等份份即即2 2 m mo ol l应应为为生生成成MMg g(O OH H)2 2所所消消耗耗N Na aO OH H的的物物
11、质质的的量量,故故MMg g(O OH H)2 2为为1 1 m mo ol l,MMg gC Cl l2 2也也应应是是1 1 m mo ol l,由由此此可可推推断断A A选选项项是是正正确确的的,B B错错误误;对对于于D D选选项项,可可分分析析图图 象象A A B B,B B C C两两 段段,前前 者者 消消 耗耗 沉沉 淀淀 后后者者生生成成沉沉淀淀,从从而而有有关关系系式式:A Al l(O OH H)3 3 O OH H-H H+,故故可可推推知知n n(O OH H-)=n n(H H+),又又因因为为两两段段消消耗耗溶溶液液体体积积相相等等,因因此此不不难难得得出出D D
12、选选项项也也是是正正确确的的。答答案案 B B迁移应用迁移应用1.1.现有现有200 mL MgCl2200 mL MgCl2和和AlCl3AlCl3的混合溶液,其中的混合溶液,其中c(Mg2+)=0.2 mol/L,c(Cl-)=1.3 mol/L,c(Mg2+)=0.2 mol/L,c(Cl-)=1.3 mol/L,要使要使Mg2+Mg2+转化为转化为Mg(OH)2Mg(OH)2,并使,并使Mg2+Mg2+与与Al3+Al3+分别开分别开,至至少须要少须要4 mol/L4 mol/L的的NaOHNaOH溶液的体积为溶液的体积为 ()A.140 mL A.140 mLB.120 mLB.12
13、0 mLC.100 mLC.100 mLD.80 mLD.80 mL 解析解析 由题意可得由题意可得c(Al3+)=c(Al3+)=1.3 mol/L-1.3 mol/L-0.2 mol/L2 0.2 mol/L2=0.3 mol/L=0.3 mol/L 又由又由Mg2+2OH-Mg(OH)2Mg2+2OH-Mg(OH)2 得得n(Mg2+)=0.2 mol/L0.2 L=0.04 moln(Mg2+)=0.2 mol/L0.2 L=0.04 mol 由由Al3+4OH-+2H2OAl3+4OH-+2H2O 得得n(Al3+)=0.3 mol/L0.2 L=0.06 moln(Al3+)=0.
14、3 mol/L0.2 L=0.06 mol 需需n(NaOH)=0.04 mol2+0.06 mol4=0.32 moln(NaOH)=0.04 mol2+0.06 mol4=0.32 mol 则需则需V(NaOH)=0.08 LV(NaOH)=0.08 LD2 2.向向含含有有a a m mo ol l A Al lC Cl l3 3的的溶溶液液中中加加入入含含b b m mo ol l K KO OH H的的溶溶 液液,生生 成成 沉沉 淀淀 的的 物物 质质 的的 量量 可可 能能 是是 ()a a m m o ol l、b b m mo o l l、a a/3 3 m mo o l l
15、 b b/3 3 m m o ol l、0 0 m m o o l l、(4 4 a a-b b)m m o o l l A A.B B.C C.D D.解解析析 由由:A Al l3 3+3 3O OH H-A Al l(O OH H)3 3,A Al l(O OH H)3 3+O OH H-+2 2H H2 2O O可可知知:沉沉淀淀量量由由a a表表示示的的范范围围是是:0 0 m mo ol ln n(沉沉淀淀)a a m mo ol l,沉沉淀淀量量由由b b表表示示的的范范围围是是:0 0 m mo ol ln n(沉沉淀淀)m mo ol l,故故是是可可能能的的,当当b b3
16、3a a时时,也也可可行行。而而的的值值超超过过了了其其次次个个范范围围,是是不不行行能能的的。D3.3.将将Na2O2Na2O2渐渐加入到含有渐渐加入到含有Al3+Al3+、Mg2+Mg2+、的混的混合液中并微热合液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量产生沉淀和气体的物质的量(mol)(mol)与加入与加入Na2O2Na2O2的物质的量(的物质的量(molmol)的关系如图所)的关系如图所 示示,则原溶液中则原溶液中Al3+Al3+、Mg2+Mg2+、的物质的量分的物质的量分别别 为为 ()A.2 mol A.2 mol、3 mol3 mol、8 mol8 mol B.3 mol B.3 mo
17、l、2 mol2 mol、8 mol8 mol C.2 mol C.2 mol、3 mol3 mol、4 mol4 mol D.3 mol D.3 mol、2 mol2 mol、4 mol4 mol解析解析 由由2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O,故故n(Al3+)=(9-8)2=2 mol,依据,依据图象可知,生成图象可知,生成8 mol气体,消耗气体,消耗8 mol Na2O2(其中(其中4 mol为为O2),故),故n()=n(NH3)=4 mol,n(Mg2+)=3 mol。答案答案 C化工工艺流程化工工艺流程金属矿物部分金属矿物
18、部分 对近年的高考试题分析,不难发觉,对近年的高考试题分析,不难发觉,无机化工题是近年高考命题的热点,无机化工题是近年高考命题的热点,主要主要涉及涉及重要重要物物质质的的制制备,如硫酸铜备,如硫酸铜、氢氧化铁的氢氧化铁的制制备等;金属备等;金属冶 冶炼从铝炼从铝、镁镁、铁铁、铜的铜的冶 冶炼拓炼拓展展到钛到钛、钨钨、锰锰等金属的等金属的冶 冶炼炼。以无机化工流程图为以无机化工流程图为载 载体,联系化学试验基本操体,联系化学试验基本操作作,如物,如物质质分别分别、提纯等,提纯等,也 也可以联系化学计可以联系化学计算算、环境学问等进行考查环境学问等进行考查。化学工化学工艺流程题艺流程题主要主要从以
19、下两点设从以下两点设置置:1.1.环境与化学:主要涉及环境与化学:主要涉及“废水、废气、废渣废水、废气、废渣”的的 来源、对环境的影响和处理原理。来源、对环境的影响和处理原理。2.2.重要化工生产及资源利用:旨在用所学的基本理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、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。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、合成等实际解题策略:要解决物质的制备、合成等实际 的化学问题往往须要从成本角度(原料是否廉价的化学问题往往须要从成本角度(原料是否廉价
20、 易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等思索,这类试题有很多都是以框图信现实角度等思索,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,边思索,易处着手;先局部,后结合;边分析,边思索,易处着手;先局部,后全盘,逐步深化。而且还要看清问题,不能答全盘,逐步深化。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题,这时应接受非所问。要求用理论回答的试题,这时应接受“四段论法四段论法”:本题变更了什么条件(或是什么:本题变更了什么条件(或是什么条件条件)依据
21、什么理论依据什么理论所以有什么变更所以有什么变更结论。结论。应用举例应用举例【例例1 1】“细细菌菌冶冶金金”是是利利用用某某些些细细菌菌的的特特殊殊代代谢谢功功能能开开采采金金属属矿矿石石,如如溶溶液液中中的的氧氧化化亚亚铁铁硫硫杆杆菌菌能能利利用用空空气气中中的的氧氧气气将将黄黄铁铁矿矿(主主要要成成分分FeS2FeS2)氧氧化化为为Fe2(SO4)3Fe2(SO4)3,并并使使溶溶液液酸酸性性增增加加,其过程如下所示:其过程如下所示:(1 1)100 100 t t含含FeS2FeS2质质量量分分数数为为60%60%的的硫硫铁铁矿矿,原原料料在在空空气气氧氧化化中中的的总总利利用用率率为
22、为90%90%,该该矿矿石石最最多多可可以制得硫酸铁以制得硫酸铁 t t。黄铁矿黄铁矿FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3氧化氧化(2 2)人们可利用)人们可利用FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3作氧化剂溶解铜矿石作氧化剂溶解铜矿石(CuCu2 2S S),然后加入铁屑得到铜,该过程中发生),然后加入铁屑得到铜,该过程中发生的离子反应方程式的离子反应方程式(请将请将补充完整并完成补充完整并完成):):CuCu2 2S+FeS+Fe3+3+H+H2 2O CuO Cu2+2+Fe+Fe2+2+()+;+()+;。(3 3)工工业业上上可可利利用用粗粗铜铜(含含ZnZn、AgAg、AuA
23、u杂杂质质)经经电电解解制制得得精精铜铜(电电解解铜铜),则则阳阳极极和和阴阴极极材材料料分别为:分别为:和和 ,阳极的电极反应式为阳极的电极反应式为 ,阴极的电极反应式为阴极的电极反应式为 。(4 4)请评价细菌冶金的优点:)请评价细菌冶金的优点:。(说出一点即可)(说出一点即可)解析解析 (1 1)二硫化亚铁转化成硫酸铁的过程是:)二硫化亚铁转化成硫酸铁的过程是:4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,2SO2+O2 2SO3,2SO2+O2 2SO3,SO3+H2O SO3+H2O H2SO4,H2SO4,Fe2O3+3H2SO4 Fe
24、2(SO4)3+3H2O,Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O,即即+4+4+8+8+22得:得:4FeS2+15O2+2H2O 2Fe2(SO4)3+2H2SO4,4FeS2+15O2+2H2O 2Fe2(SO4)3+2H2SO4,得得出关系式为:出关系式为:2FeS2Fe2(SO4)3,m(FeS2)=100 t2FeS2Fe2(SO4)3,m(FeS2)=100 t60%=60 t,60%=60 t,硫酸铁质量为硫酸铁质量为60 t90%=90 t60 t90%=90 t。(2 2)依据电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式,)依据电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式,由原子
25、守恒知,由原子守恒知,缺项为缺项为H+H+。确定条件下确定条件下(3 3)电解法精炼铜)电解法精炼铜:阳极为粗铜阳极为粗铜,发生氧化反应:发生氧化反应:Cu-2e-Cu2+;Cu-2e-Cu2+;阴极为精铜阴极为精铜,发生还发生还原 原反应:反应:Cu2+2e-CuCu2+2e-Cu。(4)(4)细菌细菌冶 冶金的优点金的优点主要主要有节有节约 约能能源、源、削减污染削减污染。答案答案 (1 1)9090()Cu2S+10Fe3+4H2OCu2S+10Fe3+4H2O2Cu2+2Cu2+10Fe2+8H+10Fe2+8H+Fe+Cu2+Fe+Cu2+Fe2+CuFe2+Cu(3)(3)粗铜精铜
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