用电荷守恒思想分析“铝三角”问题
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测量评价 用电荷守恒思想分析“铝三角’’问题 曾应超 （杭州第二中学，浙江杭州３１０００９）
摘要：介绍了电荷守恒思想在“铝三角”［ＡＩ ；ＡＩ（ＯＨ），；Ａｌ０ｊ之间】相互转化中的应用。结合具体实例对铝三角中产物判 断、现象描述、离子方程式书写以及图像处理等方面的问题进行了分析。 关键词：铝三角；电荷守恒；Ａ１¨；ＡＩ（ＯＨ）３；Ａｌ０ｉ 文章编号：１００５—６６２９（２０１５）６—００８４—０３ 中图分类号：Ｇ６３３．８ 文献标识码：Ｂ
铝及其化合物的相互转化知识一直是高考考 查的热点、难点之一，特别是Ａｌ 、Ａｌ（ＯＨ） 、ＡｌＯｊ 间的相互转化，即“铝三角”问题，由于涉及的反 应方程式、实验现象及相关图像较多，学生普遍反 映难学难记，做题时常把相关知识混淆在一起。 如何让学生在理解的基础上更好地掌握铝三角知 识，做到熟练应用？笔者利用电荷守恒思想，与学 生一起进行总结，取得了不错的效果。下面对此作 一介绍。 １铝三角中的电荷守恒 铝三角中的电荷守恒是指Ａ１ 、ＡＩ（ＯＨ） 以及 Ａ１０Ｅ之间只需通过Ｈ＋或ＯＨ－（强酸或强碱）满足 电荷守恒关系便能实现相互转化的规律。如：Ａｌ 若要转化为ＡＩＯ；，可理解为转化前１份Ａｌ 所带 电荷为３份正电荷，而１份ＡｌＯ；所带电荷为１份 负电荷，根据电荷守恒规律需加人４份负电荷才 能实现电荷守恒，因此１份Ａｌ 加入４份ＯＨ一即 可转化为ＡｌＯ；，离子方程式为：ＡＩ ＋４Ｏ 一ＡｌＯ； ＋２Ｈ Ｏ，其中Ｈ ０只是作为最后通过元素守恒进 行配平的物质。具体隋况归纳如表１所示。 从表ｌ不难发现，在解决铝三角相关问题时， 电荷守恒规律具有普遍的适用性，若能熟练把 握，将起到事半功倍的效果。 ２利用电荷守恒分析铝三角问题 ２．１反应产物的判断及现象描述 在铝三角问题中，反应产物的判断是解题的 第一重点，它在很大程度上决定了现象描述和离 子方程式书写的成败。根据反应方式的不同，可将 其分为溶液混合和溶液滴加两大类型。 ２．１．１溶液的混合 溶液混合问题的特 在于物质用量一次到位， 由于涉及到过量与少量问题，记忆难度较大。充分 利用电荷守恒思想可以减轻记忆的负担，做出快 速准确的判断。具体ｆ青况分析如表２所示。 ２．１．２溶液的滴加 溶液的滴加经历由少量到过量的过程，相对 较为复杂。但若从电荷守恒的角度，把所滴加试剂 的作用理解为只是将含铝粒子的电荷升高或降低， 那么，问题便迎刃而解。以在试管中进行的实验为 例，具体分析如表３所示。
表１ 铝三角中的电荷守恒 转化关系 需补充电荷 离子方程式 Ａ１ ＋３ＯＨ一＝一Ａｌ（ＯＨ）３ 或 Ａｌ ＡＩ（ＯＨ）３ ３份负电荷（３０Ｈ一或３Ａ１０；） Ａ１ ＋３ＡｌＯ］＋６Ｈ２０￣４ＡＩ（ＯＨ）３
Ａｌ —｝Ａ１０； ４份负电荷（４０Ｈ～） Ａ１ ＋４０Ｈ一＝ＡＩＯ￣＋２Ｈ２０ ＡＩＯ￣＋Ｈ ＋Ｈ２０￣ＡＩ（ＯＨ）３ ｉ或 ＡＩＯ ＡＩ（ＯＨ）３ １份正电荷（Ｈ＋或１／３Ａ１ ＋） ３ＡｌＯｅ＋Ａ１ ＋６Ｈ２Ｏ一４ＡＩ（ＯＨ）３
Ａｌ０ ＿Ａｌ¨ ４份正电荷（４Ｈ Ａ１０￣＋４Ｈ 一Ａ１ ＋２Ｈ２０ ＡＩ（ＯＨ）３一ＡＩＯ； １份负电荷（ＯＨ一） ＡＩ（ＯＨ）３＋ＯＨ一＝ＡＩＯ￣＋２Ｈ２０ ＡＩ（ＯＨ）３一Ａｌｎ ３份正电荷（３刖 ＡＩ（ＯＨ）３＋３Ｈ 一Ａｌ ＋３Ｈ２０
化学教学 ２０１５年第６期 解题策略・ 测量评价
表２铝三角中的溶液混合问题分析 反应物及其量的关系 反应分析产物与现象分析 Ａｌ’ 与少量ＯＨ一或过量Ａｌ 与ＯＨ‘ ＯＨ一少量，负电荷不够，含铝粒子电荷只能从＋３降至０，产物为ＡＩ（ＯＨ） ，产生白色沉淀 ＯＨ一过量，负电荷足够，含铝粒子电荷降至最低，反应产物为ＡｌＯｅ．，混合时产生白色沉淀， Ａｌ¨与过量ＯＨ一或少量Ａｌ“与ＯＨ— 振荡后沉淀消失
ＡＩＯ］与少量Ｈ 或过量Ａｌ０ｉ与Ｈ＋ Ｈ＋少量，正电荷不够，含铝粒子电荷只能从一１升至０，产物为ＡＩ（ＯＨ） ，产生白色沉淀 Ｈ 过量，正电荷足够，含铝粒子电荷升至最高，产物为Ａｌ¨，混合时产生白色沉淀，振荡 Ａｌ０ｉ与过量Ｈ＋或少量Ａｌ０ 与Ｈ 后沉淀消失
表３铝三角中的溶液滴加问题分析 试管中的粒子 滴加粒子及作用 反应分析 试管中含铝粒子电荷为＋３，先降至０，最低可降至一１。现象为先产生白色沉淀，过量后沉淀 Ａｌ“ ＯＨ一降低电荷 逐渐溶解
试管中无含铝粒子，因此先生成电荷最低的含铝粒子Ａ１０；，再升高至０，现象为滴加时产生 ＯＨ— Ａｌ 升高电荷 白色沉淀，振荡后沉淀溶解，过量后沉淀逐渐增多且振荡后不溶解
试管中含铝粒子电荷为一１，先升至０，最高可升至＋３。现象为先产生白色沉淀，过量后沉淀 ＡＩＯ２Ｈ＋升高电荷 逐渐溶解
试管中无含铝粒子，因此先生成电荷最高的含铝粒子Ａｌ ，再降至０，现象为滴加时产生白 Ｈ ＡＩＯ：降低电荷 色沉淀
，振荡后沉淀溶解，过量后沉淀逐渐增多且振荡后不溶解
表４铝三角中离子方程式书写示例 反应物 含铝产物 书写步骤 ①写出含铝粒子：Ａ１ ＝ＡＩ（ＯＨ）， Ａｌ 与少量ＯＨ— Ａｌ（０Ｈ） ②电荷守恒配ＯＨ一：Ａ１ ＋３ＯＨ一＝ＡＩ（ＯＨ）３ ③元素守恒配Ｈ２０：Ａ１ ＋３０Ｈ一￣ＡＩ（ＯＨ）， （此例不需）
①写出含铝粒子：Ａ１ ＝ＡｌＯ￣ Ａｌ 与过量ＯＨ— Ａｌ０ 一 ②电荷守恒配ＯＨ一：Ａ１ ＋４０Ｈ一一Ａｌ０ｉ ③元素守恒配Ｈ２Ｏ：Ａ１ ＋４０Ｈ一＝ＡＩＯ￣＋２Ｈ２０
表５铝三角中的图像 滴加过程 反应分析 图像 ”［ＡＩ（ＯＨ）３］／ｍｏｌ
首先３份ＯＨ一使含铝粒子电荷降至０，再用１份ＯＨ一 Ａｌ“中滴加ＯＨ一 降至一１。即先沉淀再溶解且ＯＨ一用量前后为３：１
０ ２ ３ ４ （ＯＨ－）／ｍ０ｌ 、ｎ［Ａｌ（ＯＨ）３］／ｍｏｌ 试管中无含铝粒子，因此１份Ａ１¨先生成电荷最低的 ＯＨ一中滴加Ａｌ¨ Ａ０；，再用１／３份Ａｌ 升至０。即先无沉淀后沉淀且 …＿… 、 Ａｌ“用量前后为３：１
０ ２ｎ ３ ４ｎ ｎ（Ａ１ ￣）／ｍｏｌ ｎ［ＡＩ（ＯＨ）３］／ｍｏｌ 首先１份Ｈ＋使含铝粒子电荷升至０，再用３份Ｈ＋升 ＼． ＡＩＯ；中滴加Ｈ 至＋３。即先沉淀再溶解且Ｈ＋用量前后为１：３
０ ｎ ２ ３ ４ （Ｈ１／ｍｏｌ 、ｎ［Ａｌ（ＯＨ）３］／ｍｏｌ 试管中无含铝粒子，因此１份ＡｌＯ；先生成电荷最高 Ｈ＋中滴加ＡＩＯ 的Ａｌ ，再用３份Ａ１０ 降至０。即先无沉淀后沉淀且 一一一’
ＡＩＯ 用量前后为１：３ ０ ｎ ２ｎ ３ｎ ４ｎ ｎ（ＡｌＯ￣）／ｍｏｌ
化学教学 ２０１５年第６期 ８５ 测量评价 高中化学中的氧化还原系统及其应用 王永森 （北京市第九中学，北京石景山１０００４１）
摘要：针对高中生处理多种物质间的氧化还原反应时比较棘手的状况，通过相关文献研究，从反应顺序的角度介绍了氧 化还原反应系统，重点分析了它在高中化学的应用，指出运用氧化还原系统可有助于学生深入理解氧化还原反应，培养有序思 维能力，提高学习效率。 关键词：氧化还原反应；氧化还原系统；反应顺序；高中化学教学 文章编号：１００５—６６２９（２０１５）６—００８６—０５ 中图分类号：Ｇ６３３．８ 文献标识码：Ｂ
氧化还原反应是中学化学的重要知识主线， 它通过四个步骤即得失氧的角度、电子转移的角 度、原电池的原理和电解原理贯穿于中学化学教 学的始终，既是高考不可或缺的内容，也是认识 其他未知物质性质的重要工具。在北京卷考试说 明中ｆｌ】，对于氧化还原反应的要求均为较高的ＩＩ 级一一理解（掌握），具体表述为：在分析元素化 合价变化的基础上，理解氧化还原反应的本质；根 据氧化还原反应的规律研究物质的化学性质以及 常见氧化剂和还原剂之间的关系。但又在“化学基 本概念和基本理论”内容的结尾又出现了最高的 ＩＩＩ级一一以上各部分知识的综合应用，具体表述 为：在理解所学各部分化学知识的本质区别与内 在联系的基础上，能够运用所掌握的知识进行必
从表３可以看出，若试管中的粒子为含铝粒 子，则现象均为先产生白色沉淀，过量后沉淀逐渐 溶解。若试管中首先无含铝粒子，则应先生成含铝 粒子（Ａｌ 或ＡｌＯ ），现象均为滴加时产生白色沉 淀，振荡后沉淀溶解，过量后沉淀逐渐增多且振荡 后不溶解。 ２．２离子方程式的书写 由于铝三角涉及的离子方程式较多，记忆较 难。进行离子方程式书写时，若能利用上述方法判 断出产物中含铝粒子的存在形式，充分利用电荷 守恒思想便能通过三步解决问题。以Ａｌ 与ＯＨ一 的反应为例，具体书写步骤如表４所示。 从表４可以看出，ＯＨ一可以看作是满足含铝粒 子电荷守恒之所需，同样，Ｈ＋参与反应时，Ｈ＋的作 用也可作类似处理。 ２．３铝三角图像 铝三角图像是滴加过程中沉淀生成或溶解的 直观体现，若能充分利用电荷守恒思想，准确判断 出滴加过程中各阶段的产物，其图像便可轻松作 出或解读。主要图像分析如表５所示。 ８６ ３结语 通过以上分析不难发现，电荷守恒思想确为 解决铝三角问题的一大利器，不仅能够减轻记忆 负担，还能将各类问题进行统一分析，取得一举多 得的效果。需要说明的是，由于ＡＩＯ；需在特定反 应条件下才可能存在，因此Ａｌ 与过量ＯＨ一反应 时水溶液中一般只存在ＡＩ（ＯＨ）￣Ｈ】，但考虑到中学 教学的特殊性，在以上分析中均将ＡＩ（０Ｈ）￣简写成 ＡｌＯｉ。此外由于中学阶段可认为ＡＩ（ＯＨ） 难溶于弱 酸或弱碱，因此，无论是Ａ１０２与弱酸的反应，还 是Ａｌ 与弱碱的反应，含铝粒子最终都只转化成 ＡＩ（ＯＨ） ，问题相对较为简单，故而在上述分析中 并未涉及。
参考文献： ［１】黄佩丽，田荷珍．基础元素化学［ＭＩ．北京：北京师范 大学出版社，１９９４：２８５．
化学教学 ２０１５年第６期
