元素化合物知识中，铝及其化合物因其方程式多，过程转化复杂，无论是在教学过程中还是学生掌握程度上面来看，都存在一定难度。在日常教学中，我针对本块教学的重点和学生接受上的难点对于此块内容的教学，有一定的思考，特做如下交流。

一、        基于金属铝的计算：

看下面几道例题：

1、等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H₂的体积之比是多少？为什么？

   2、足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H₂的体积之比是多少？为什么？

3、足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H₂相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是多少？为什么？

   4、甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L^－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为                                         (　　)

A． 5.4 g                    B．3.6 g                   C．2.7 g                   D．1.8 g

过程解析：此类计算重在理清铝与酸、碱反应生成H₂的量的关系，一言以敝之主要解决基于方程式找寻反应物质量与量的比例关系这一问题。铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl₃＋3H₂↑、2Al＋2NaOH＋2H₂O===2NaAlO₂＋3H₂↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H₂的实质都是AlAl^3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H₂的关系都是2Al～3H₂。此时问题1、2已经得以解决：1、等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1；2、足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为＝1∶3。问题3是问题1和2的变式，在思维上并不存在难度，基于方程式找寻标准量然后以H₂为定量即可得解，但前三个问题的解决却是解决问题4的关键：一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为≤≤（由问题1和2得知），由问题3又可得知①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足，则按盐酸量计算H₂的量；②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量，按铝的量表示出H₂的量，建立等量关系得解。

二、        基于铝三角的计算：

 

铝三角将铝在溶液中的三种表现形态以及它们之间的转化关系都完美的展现了出来，此类问题的命题经常有图象和计算这样两种形式，解决此类问题主要从这样两个方面去思考：一、理清过程，通俗来讲即从过程中找寻目标物质做了什么事情；二、守恒思想的运用，通俗来讲目标物质做了这些事情后去了哪里？图象是根据目标物质在过程中扮演的角色来画的，作图的过程就是目标物质做事（参与反应）的过程，自然图象也就能帮助你理清计算思路。当然，我在本块内容讲课时首先解决的问题倒是铝三角的建立问题，如此多的方程式本就是学生头痛的地方，而且本人认为理清这些方程式的来龙去脉才是本块问题解决的根本。一般我这样引入：我们知道氢氧化铝存在酸式和碱式两种电离，在这两个可逆过程中铝在溶液中的三种存在形式完美呈现，将这两个可逆过程合理运用就可以很清楚的把这三者的转化过程、转化所需介质、转化所需量讲解清楚。例如，在铝三角中比较难以书写的往含有铝离子的溶液中通入二氧化碳这个方程式，就可以从氢氧化铝酸式电离的逆反应入手，引导学生思考从偏铝酸根生成氢氧化铝，还需要氢离子和水，那么二氧化碳和水（碳酸）在一起就起到提供氢离子的作用，自身电离还对应生成碳酸氢根，这样这个方程式的记忆就不是那么困难了。理清了方程式之间的转化关系，建立了在理解基础上的铝三角，这时候我们可以开始运用了，看下面几个过程：

1、把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al^3＋)溶液中至过量：（先说明现象）

(1)现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。

(2)有关反应：（由现象到方程式）

A→B：Al^3＋＋3OH^－===Al(OH)₃↓

B→D：Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O

(3)图像（由方程式我们知道氢氧化钠在这里面做了两件事情，事情1：生成沉淀；事情2：将生成的沉淀又溶解掉，前者消耗三份氢氧化钠，后者消耗一份，可作图如下）

 

(4)有关计算（常见计算有下面两种情况）

①根据AlCl₃和NaOH的量计算生成Al(OH)₃的量（由上图可具体分析各段图象时量与量的关系，了解铝的不同存在形式。）

 

②根据AlCl₃和Al(OH)₃的量计算需要NaOH的量

【例】 向30 mL 1 mol·L^－1的AlCl₃溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L^－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为    (　　)

A．3 mL             B．7.5 mL             C．15 mL                D．27.5 mL

过程解析：由图象分析此题应该可以有两个答案，当NaOH不足时，n(NaOH)＝3n[Al(OH)₃]= 0.01 mol×3=0.03 mol，得7.5 mLB选项正确；当NaOH过量时，此时可以按方程式追踪氢氧化钠做了什么事情展开计算，如n(NaOH)= 0.01 mol×3+（0.03 mol-0.01 mol）×4=0.11 mol，得27.5 mL ，也可以追踪铝在与氢氧化钠后以什么形态存在展开计算，如n(NaOH)＝3n(Al^3＋)＋{n(Al^3＋)－n[Al(OH)₃]}＝4n(Al^3＋)－n[Al(OH)₃]= 0.03 mol×4-0.01 mol=0.11 mol，同样得D选项正确。

下面提供几个问题片段展示，读者可自行分析寻趣：

2、把铝盐(Al^3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量

(1)现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

(2)有关反应：

A→B：Al^3＋＋4OH^－===AlO＋2H₂O

B→C：Al^3＋＋3AlO＋6H₂O===4Al(OH)₃↓

(3)图像

 

3、在AlO溶液中逐滴加入强酸至过量

(1)现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

(2)有关反应：

A→B：AlO＋H^＋＋H₂O===Al(OH)₃↓

B→D：Al(OH)₃＋3H^＋===Al^3＋＋3H₂O

(3)图像

 

(4)有关计算

①根据NaAlO₂和HCl计算生成Al(OH)₃的量

 

②根据Al(OH)₃和NaAlO₂的量计算需要加入的HCl的量

4、在强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量

(1)现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

(2)有关反应：

A→B：4H^＋＋AlO===Al^3＋＋2H₂O

B→C：Al^3＋＋3AlO＋6H₂O===4Al(OH)₃↓

(3)图像

 

5、明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)₂溶液至过量

(1)现象：先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。

(2)有关反应：

O→A：2KAl(SO₄)₂＋3Ba(OH)₂===2Al(OH)₃↓＋       3BaSO₄↓＋K₂SO₄

A→B：2Al(OH)₃+K₂SO₄+Ba(OH)₂===BaSO₄↓

+2KAlO₂+4H₂O

 (3)图像(右图)

三、        基于镁铝的相关计算：

我们先沿用上面的思路分析下面这个过程：

向Mg^2＋与Al^3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

(1)现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变

(2)反应

O→A：H^＋＋OH^－===H₂O

A→B：Al^3＋＋3OH^－===Al(OH)₃↓

Mg^2＋＋2OH^－===Mg(OH)₂↓

B→C：Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O

(3)图像

 

思路解析：从追踪氢氧化钠做什么事情入手（或酸做了什么事情），氢氧化钠做了这样三件事情：一、中和多余的酸（OA段）；二、使Mg^2＋与Al^3＋转化为沉淀（AB段）；三、将Al(OH)₃溶解掉，这样一分析有助于我们理清整个过程。在具体问题解决时我们可以运用一些小手段，我将它归为“两个点”（即B点对应的最高点、C点对应的反应终点）和“一个过程” 即BC对应的Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O这个过程。“两个点”主要根据守恒思想解决氢氧化钠和酸（硫酸、盐酸）的问题；“一个过程”主要解决Al^3＋的问题，看具体运用：

【例】　将0．1 mol的镁、铝混合物溶于100  mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶液中，然后再滴加1 mol·L^-1的NaOH溶液。请回答：

(1)若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化的关系如上图所示。当V₁＝160 mL时，则金属粉末中n(Mg)＝________ mol，V₂＝______ mL。

(2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg^2＋、Al^3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)＝____mL。

过程解析：

（1）    此题第一问可以根据硫酸做了什么事情入手，硫酸做了两件事情：溶解镁铝和阻碍沉淀产生。于是有，2n(Mg)+（0．1- n(Mg)）×3=(0．4-0．16)mol,解得n(Mg)= 0．06mol。此题第二问可以根据氢氧化钠做了什么事情入手，氢氧化钠先中和了酸，再将镁离子沉淀、将铝离子转化为偏铝酸根，于是有n(NaOH)= 0．16 mol+0．06 mol×2+0．04 mol×4=0．44 mol，则 V(NaOH)=440 mL；也可以根据“两个点”中的反应终点来求，此时溶液变成了硫酸钠和偏铝酸钠的混合溶液，根据硫酸根和铝守恒，有n(NaOH)=2 n(SO₄^2-)+n(Al)=2×0．2mol+ 0．04mol= 0．44mol,得同样结果。

（2）    此题可直接根据“两个点”中的最高点来求，此时Mg^2＋、Al^3＋刚好沉淀完全，溶液变成硫酸钠溶液，根据硫酸根守恒有：n(NaOH)=2 n(SO₄^2-)=2×0．2mol=0．4mol，得400 mL。

[练习]将3.9 g镁铝合金，投入到500 mL 2 mol·L^－1的盐酸中，金属完全溶解，再加入4 mol·L^－1的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种NaOH溶液的体积是                                                              (    )

A．125 mL             B．200 mL                      C．250 mL           D．560 mL

简析：运用“两个点”中的最高点来求，一步到位解决问题

[变形]镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 mol·L^－1盐酸，在标准状况下产生气体5.6 L。向反应后的溶液中加入一定量烧碱溶液，生成的沉淀的最大质量为（   ）

A．9.35 g              B．12.6 g           C．13.6 g       D．15.8 g

解析：此题根据质量守恒和得失电子守恒列出二元一次方程组可以有效解决问题，注意在上课时常规方法必须让学生掌握哦，这才是根本。在熟练掌握常规方法后我们再尝试思考本题是否有巧解呢？我这样算沉淀质量

m(沉淀)= 5.1 g +0．25 mol×2×17 g/ mol=13.6 g  为什么呢？

 

注1：本文相关例题和图形取至《步步高大一轮复习讲义》，解题分析思路都是笔者自己打入，如有抄袭愿负相关责任。

注2：本文是笔者在日常教学中总结的一些幼稚、浅显的解题思路，给予呈现重在交流，诒笑方家，望专家指导指正。

()