鋁 鐵
教學目標
知識技能：復習鋁鹽、偏鋁酸鹽及氫氧化鋁之間的轉化關系及轉化時量的關系；能用離子方程式正確表達它們之間的關系；應用化學平衡原理解釋氫氧化鋁的兩性，掌握實驗室制備氫氧化鋁的方法；
復習鐵，二價鐵，三價鐵三者之間的相互轉化關系，并能正確寫出有關的氧化還原反應的離子方程式；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時鐵的量不同，反應產物不同。
能力培養：培養學生總結概況形成規律性認識的能力；培養學生的實驗能力、觀察能力及綜合分析問題和解決問題的能力。
科學思想：通過復習氫氧化鋁的兩性及鋁元素在化合物中的轉化關系，對學生進行量變到質變、矛盾的對立統一等辯證唯物主義觀點的教育；通過對鋁、鐵的綜合題的計算，使學生建立數、形結合思想，拓展解題思路。
科學品質：通過學習，使學生善于總結，并在總結中發現問題。
科學方法：教會學生將化學中的定量問題表格化、圖象化；通過對實驗的觀察，了解現象與本質的關系，使學生進一步掌握用實驗的方法將化學中微觀的問題宏觀化；抽象的問題具體化。
重點、難點
重點：氫氧化鋁的兩式電離；鋁化合物之間轉化的量的關系；鐵，二價鐵，三價鐵之間的轉化關系及氫氧化亞鐵轉化成氫氧化鐵；
難點：鋁化合物之間轉化的圖象表示；變價金屬與硝酸反應的計算。
教學過程設計
教師活動
【引言】
鋁、鐵是中學化學元素化合物中的重點，而其中的Al（OH）3、
和“鐵三角”的這兩部分內容既是重點又是難點，同時又是高考的熱點。所以高三對這兩部分內容的復習是非常重要的。結合這段內容，我準備了八個問題，其中有兩個問題昨天已經布置下去了，請同學們分成小組先把上節布置的內容討論一下，然后我們再按提綱逐一討論，最后一起歸納總結。我們今天采用大屏幕實物投影，請同學們將討論的結果直接寫在白紙上，以便和其他的同學一起交流。
【投影】題目見右欄
將學生分成5～6人一組，按問題逐一討論。
學生活動
回憶并討論昨天布置的兩題：
式正確表示其關系。
的化學方程式或離子方程式。
分組討論。
【投影】例1
確表示其關系。
【要求】
1．指出三者之間存在著怎樣的關系？
2．用離子方程式正確表示他們之間的關系。
3．通過總結發現其中的規律。
請一位同學到前面展示自己總結的內容：
（1）Al3++3OH-=Al（OH）3↓
（5）Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
注：回答問題中，學生能夠找出三者之間的關系，但思維無序，隨意安排（1）～（6），故很難發現其中的規律。以上結果為兩個同學補充的最終結果。
【評價】
同學們對三者之間的轉化關系掌握較好，在此基礎上還應正確排列（1）～（6），這樣即可發現（1）～（3）中1mol鋁離子能與3mol氫氧根反應生成氫氧化鋁，而與4mol氫氧根反應則生成偏鋁酸鹽；同樣的關系也可在（4）～（6）中發現，由此看出量變引起質變。
【投影】例2
【要求】
1．用桌上的儀器和藥品完成題目所示實驗，注意觀察實驗現象。
2．A、B中的反應現象是否相同？（用離子方程式表示）
3．用平衡移動原理解釋Al（OH）3既能和強酸又能和強堿反應的原理。
分組實驗、討論并回答：
（A）Al3++3OH-=Al（OH）3↓
現象：先產生白色絮狀沉淀，當氫氧化鈉過量時沉淀消失。
現象：先產生沉淀，震蕩消失，當AlCl3過量時產生沉淀不再消失。
得出結論：
當反應物相同，而反應的順序不同時，現象也不同。
注：個別組的同學因藥品用量不當，未在規定時間內做出正確現象。
得出結論：Al（OH）3是兩性化合物，既能和強酸反應又能和強堿反應。
解釋：
（1）當加酸時，H+立即跟溶液里少量的OH-起反應而生成水，平衡向右移動，氫氧化鋁不斷溶解。
（2）當加堿時，OH-立即跟溶液里少量的H+起反應而生成水，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的原因。
4．實驗室制取Al（OH）3時為何不用強堿？
回答：因氫氧化鋁溶于強堿，所以實驗室用氨水與鋁鹽反應：
Al3++3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+
【評價】
大部分同學操作正確，個別同學一開始制的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，也未看見實驗的全過程。關于Al（OH）3的兩式電離理解正確，故能得出實驗室制備氫氧化鋁的正確方法。
【投影】例3
畫出下列各反應中生成沉淀的物質的量（縱坐標）隨所加入或滴入的反應物的物質的量（橫坐標）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】牛津劍橋化學教學軟件，幫助同學直觀建立有關圖象，指出該類題是高考中常見題型，這類題是運用數形結合思想解決化學問題的典型題例。
【組織討論】請同學們對例3進行討論，并將結論寫在投影膠片上。
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氫氧根反應生成氫氧化鋁，而與4mol氫氧根反應就生成偏鋁酸鹽。
圖（2）1mol偏鋁酸根與1mol氫離子反應就生成氫氧化鋁，而與4mol氫離子反應就生成鋁鹽。
圖（3）該反應的原理為：
當加入3mol鋁離子時，溶液中開始產生沉淀，再加入1mol鋁離子時，產生沉淀量最大且不再消失。
圖（4）由于1mol鎂離子與2mol氫氧根反應生成沉淀，所以該組溶液達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）這個反應比較復雜，反應為：
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，圖象表現為開始時沉淀的物質的量增加，后減少，最后不變。
【評價】同學對該組問題的討論很認真。解該類題的關鍵是：先明確化學反應原理，然后找出1mol沉淀需要某一反應物的物質的量與溶解1mol沉淀需要該反應物的物質的量的比值，結合圖象分析判斷。
【投影】例4
學方程式或離子方程式。
【提問】
Fe→Fe2+，Fe→Fe3+各選用哪些氧化劑？
Fe2+與Fe3+的氧化還原特性如何？
請一位同學到前面展示自己總結的內容：
（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+加強氧化劑，例如：Cl2、HNO3等）
Fe2+主要體現還原性
Fe3+主要體現氧化性
【評價】
組內同學討論熱烈，化學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，反應結束后過濾，把濾渣放入坩堝中加熱，最后得到的固體是______。
實驗：
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物是Fe2O3。
分析討論：
現象：白色沉淀→灰綠色→紅褐色沉淀
所以加熱分解的產物為Fe2O3。
注：個別學生不了解這一反應，故認為沉淀是Fe（OH）2。
因過濾及加熱分解時間過長，故該兩步實驗可以略去。
指導實驗：
1．注意金屬鈉的取用方法；
2．注意觀察實驗現象；
3．由于反應較劇烈故應注意安全。
【小結】
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
該反應的現象是推斷鐵及鐵化合物的突破口。
【評價】
實驗做得很認真，但個別女同學膽子較小，不敢做，望今后加強動手能力，提高實驗意識。
【投影】例6
要證明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。進行實驗操作的順序有：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
個別實驗：
請一位同學到講臺前用事先準備好的藥品進行實驗。因Fe3+遇SCN-生成Fe（SCN）3而顯血紅色，Fe2+遇氯水才能氧化成Fe3+，高錳酸鉀溶液本身顯紫色，故應選C。注：學生容易忽視高錳酸鉀的顏色。
【總結】
同學們已經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，生成物是什么？質量是多少克？
請同學們討論，分析解題思路并求解。
分組討論：
請一組的同學派一個代表向同學介紹解題思路（同組的其他同學補充）。
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，聯立求解得x=0.2mol，y＝0.3mol。
即 Fe（NO3）3為242×0.2=48.4g，Fe（NO3）2為180×0.3=54g。
注：本題選一名平時學得較好的同學回答，有利于正確概念的建立。
【小結】
通過計算使同學們明確，變價金屬與硝酸反應時，鐵的量不同，反應產物不同。
【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行如下實驗：
【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，但與過量的氨水反應生成Al（OH）3沉淀。C3+不可能為Fe3+，因為會發生如下反應：
2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+
3．B2+不可能是亞鐵，因為在酸性條件下，Fe2+不能轉化成硫化亞鐵沉淀。
【評價】
該題充分考查同學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．下列各組物質的水溶液不用試劑無法鑒別出來的是 （ ）
A．NaOH、AlCl3 B．CuSO4、BaCl2
C．NaAlO2、HCl D．MgCl2
2．下列各組離子中，能在水溶液中大量共存且溶液顯酸性的是
（ ）
B．Al3+、Mg2+、SO42-
C．AlO2-、HCO3-、Na+
D．Al3+、AlO2-、Cl-
3．在30mL 1 mol?L-1氯化鋁溶液中加入4 mol?L-1的燒堿溶液，若能生成0.01mol的沉淀，則加入燒堿溶液的體積可能是 （ ）
A．3mL B．7.5mL
C．27.5mL D．以上都不對
4．將含有A、B、C三種金屬離子的水溶液進行實驗：
符合上述情況的三種金屬離子是 （ ）
A．Ag+、Cu2+、Al3+
B．Ag+、Fe2+、Al3+
C．Ag+、Ba2+、Fe3+
D．Ag+、Cu2+、Fe3+
5．用稀H2SO4、NaOH溶液和金屬鋁為原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三個同學制備的途徑分別是：
若要得到等量的Al（OH）3，則 （ ）
A．三者消耗原料相同
B．甲消耗原料最多
C．乙消耗原料最少
D．丙消耗原料最多
6．將適量鐵粉放入三氯化鐵溶液中，完全反應后，溶液中三價鐵離子和二價鐵離子濃度相等。則已反應的三價鐵離子和未反應的三價鐵離子的物質的量之比是 （ ）
A．2∶3 B．3∶2
C．1∶2 D．1∶1
7．可把苯酚、硫氰化鉀、乙酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉鑒別開來的是
（ ）
A．溴水 B．甲基橙
C．氫氧化銅 D．氯化鐵溶液
8．將大量鐵粉溶于少量稀硝酸中，過濾后，所得離子濃度大小的順序排列正確的是 （ ）
A．[NO3-]＞[Fe3+]＞[H+]＞[OH-]
B．[NO3-]＞[Fe2+]＞[H+]＞[OH-]
C．[Fe3+]＞[NO3-]＞[H+]＞[OH-]
D．[Fe2+]＞[NO3-]＞[OH-]＞[H+]
9．按下列過程，最終能夠實現的是 （ ）
A．Fe 
FeCl2溶液 
FeCl3溶液 
FeCl3晶體
B．FeSO4溶液 
Fe（OH）2 
Fe（OH）3 
Fe2（SO4）3溶液 
Fe2（SO4）3
C．鍍鋅鐵片 
靜置5min，刻痕處顯紅色
D．Cu CuO
CuSO4溶液 
膽礬
10．某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+、Al3+四種離子，若向其中加入過量的氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再加入過量鹽酸，溶液中大量減少的陽離子是 （ ）
A．NH4+ B．Mg2+
C．Fe2+ D．Al3+
二、非選擇題
11．在有固體氫氧化鋁存在的飽和溶液中，存在著如下平衡：
別加入（1）氫氧化鈉溶液，（2）鹽酸，（3）已分別用氫氧化鈉、硝酸汞溶液處理過的鋁條，（4）水。根據平衡原理回答：
（A）使固體質量增加的______，（B）使偏鋁酸根離子物質的量增加的______，（C）使鋁離子物質的量增加的______。
12．某物質的水溶液顯淺綠色，向該溶液中通入過量的氯氣后；加入四氯化碳振蕩，靜置，溶液分成兩層，四氯化碳層為棕色，用分液漏斗分液后，向水層中加入硫氰化鉀溶液顯紅色。則該物質是______，向該物質的水溶液中，通入氯氣時，反應的離子方程式為____________；向水層中加入硫氰化鉀溶液時，反應的離子方程式為______。
13．現有氯化鋁和氯化鐵混合溶液，其中鋁離子和三價鐵離子的物質的量之和為0.1mol，在此溶液中，加入90mL4mol?L-1的氫氧化鈉溶液，使其充分反應。設鋁離子的物質的量與總物質的量的比值為X。
（1）根據反應的化學方程式計算當x=0.4時，溶液中產生的沉淀是什么？物質的量有多少？
（2）計算沉淀中只有氫氧化鐵x的取值范圍。
請在右圖中畫出沉淀總量（mol）隨x（0～1）變化的曲線。
答 案
一、選擇題
1．D 2．B 3．B、C 4．A 5．B、D
6．A 7．D 8．B 9．B、D 10．A、C
二、非選擇題
11．（A）（3）；（B）（1）（4）；（C）（2）（4）
12．FeBr2 2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
Fe3++SCN-=[Fe（SCN）]2+
13．（1）有0.6mol氫氧化鐵沉淀生成。
（2）0＜X＜0.6時，沉淀只有氫氧化鐵；
x=0時，氫氧化鐵的沉淀量為0.1mol；
x=0.4時，氫氧化鐵的沉淀量為0.06mol；
x=0.6時，氫氧化鐵的沉淀量為0.04mol。
在0.6≤x≤1內，總沉淀量為0.04mol。
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