量子化学应用范文

量子化学应用篇1

关键词：燃烧学；量子化学；Gaussian软件；多媒体

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0041-02

“燃烧学”是热能与动力工程专业一门十分重要的专业基础课程，其内容涉及化学动力学、传热学、热力学、流体力学以及热化学等多门学科知识，是一门典型的交叉学科。由于“传热学”、“热力学”以及“流体力学”是热能与动力工程专业的基础课程，通过前期的系统学习，学生对该部分内容较为熟悉。但由于专业的限制，本专业学生在大学期间很少有机会学习化学专业知识，因而对化学动力学和热化学等内容相对陌生，不少学生在课后反映该部分内容抽象难懂。燃烧过程实质上是耦合了流动、传热以及热力相变的复杂化学反应过程。因此，掌握好化学动力学和热化学等知识对本课程的学习具有重要意义。笔者根据在科研与教学实践中的经验，将量子化学Gaussian软件应用到燃烧学课程的教学中，取得了良好的效果。

一、量子化学Gaussian软件介绍

量子化学是应用量子力学的规律和方法来研究化学问题的一门学科。量子化学Gaussian软件是一个功能强大的量子化学综合软件包，是化学领域最著名的软件之一，可以在Windows、Linux、Unix操作系统中运行，目前最新版本为Gaussian 03。该软件由量子化学家约翰波普的实验室开发，可以应用从头计算方法、半经验计算方法模拟和计算分子和过渡态能量和结构、化学键以及反应能量、分子轨道、偶极矩和多极矩、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、极化率和超极化率、热力学性质以及反应路径等内容，是目前应用最广泛的半经验计算和从头计算量子化学计算软件。量子化学Gaussian软件在教学中可以轻松搭建直观的分子和原子模型，并且从分子动力学层面展现一个化学反应的内在变化和重组过程。因此，学生可以直观地了解物质的结构和化学反应内在规律，从而强化对相关知识和规律的认识与掌握。

二、量子化学Gaussian软件在“燃烧学”教学中的应用实例

量子化学Gaussian软件的功能非常强大，但本文仅选择个别功能，并且通过列举“燃烧学”中最常见的两个简单基元反应实例来介绍其在“燃烧学”教学中的应用。

1.实例一

CO和·OH的反应是燃烧过程以及燃烧大气污染控制化学中的一个重要基元反应。根据分子碰撞理论，两种物质是通过相互碰撞发生化学反应，但这种说法对于非化学专业的同学来说非常抽象，不易理解。比如两者是如何发生碰撞的，碰撞后又是如何发生反应的，这些问题都很模糊，通过简单的文字描述很难讲清楚。而通过简单直观的图形讲解则可能取得意想不到的效果。图1显示的是采用Gaussian软件中的密度泛函理论（DFT，B3LYP方法）在6-311++ G（d，p）基组水平下全参数优化和模拟反应过程中的各反应物、中间体（IM）、过渡态（TS）以及反应产物的几何构型示意图。

图2显示的是CO和·OH之间的反应能级示意图。从图中结果可以看出，CO和·OH之间的反应实质上是·OH对CO发动进攻，即·OH的O原子去进攻CO中的C原子，得到反应中间体IM1。从中间体IM1出发有两种裂解方式：一种是经过渡态TS1断裂其H-O键；另一种方式是IM1首先经过一个异构化过渡态TS2异构为另一顺式中间体IM2，然后IM2又经过渡态TS3断裂其H-O键生成产物CO2和H。基于以上能级分析，反应存在两条可能的通道。但通过计算的活化能可知，第一条反应路径需要的活化能为197.41 kJ/mol，而第二条需要的活化能仅为33.22 kJ/ mol。化学反应进行必须先要克服一定的能量障碍，即活化能才可以发生。从计算结果可以看出，由于通道CO+·OHIM1TS1CO2+·H的活化能比通道CO+·OHIM1+TS2+IM2+TS3+CO2+·H的高得多。因此，第二个通道需要克服的能量障碍更小，即更容易发生，是该反应的主要通道（主要反应路径）。

2.实例2

我国是以煤炭为主要能源供应的国家，但煤炭燃烧过程中产生的氮氧化物（NOx）是一种危害很大的大气污染物，能够引起酸雨和光化学烟雾等环境污染问题。在酸雨形成过程中，NO和·OH之间反应是一个关键的基元反应。了解该反应的内在规律有助于加强学生对氮氧化物形成酸雨过程的基本认识。图3显示的结果是采用量子化学Gaussian软件中的MP2法，且在考虑了极化函数和弥散函数条件下，用6-311++ G（d，p）基组计算和绘制的NO和·OH之间的反应能级示意图。

量子化学应用篇2

一、应充分认识到两种粒子物质的量换算关系的计算价值

大家都知道初中化学计算以质量为中心，高中应构建以物质的量为中心的计算体系。物质的量在高中化学计算中的中心地位体现在哪些方面呢？我认为主要体现在两个方面：首先体现在物质的量处于同一种粒子不同量换算关系网络的中心，这是大家所熟知的；其次体现在物质的量之比是两种粒子各种换算关系的中心。即两种粒子的换算关系无论是同种量之比，如质量之比、气体体积之比（同温同压下）以及溶质与对应离子的物质的量浓度之比（同一溶液中）等，还是不同种量之比，如物质的量与质量之比、质量与气体体积（标准状况）之比，等等，都可以在物质的量之比基础上推算得出。同时，由于物质的量之比在既定两种粒子的各种换算关系中数值最小、计算最便捷，导致物质的量之比成为换算关系运用的主流形式。高中化学计算究其本质主要是两种不同粒子之间的计算，正确构建两种粒子的量关系是进行两种不同粒子量之间换算的桥梁和关键。由此可见，正确构建两种粒子（或物质）之间物质的量换算关系在化学计算中起着至关重要的作用。

二、掌握构建两种粒子物质的量换算关系的基本方法

在人教版初中化学中，化学式和化学方程式的定量意义可用微观粒子个数和宏观质量两种量揭示。实际计算中，没有单纯利用粒子个数关系进行的计算，主要是依据化学式和化学方程式中蕴藏的两种粒子质量关系进行的计算。但提取出粒子个数关系是推算质量关系的基础和必经之路（事实上物质的量关系在其中起桥梁作用）。由此可见，有关化学式和化学方程式的计算虽然用到的是质量关系，但离不开粒子个数关系的奠基。

中学化学计算体系中，计量粒子数目多少的方式有两种：一种是以单个的方式来计量叫粒子个数，习惯上称为粒子数；另一种是以集合体的方式来计量叫物质的量，并且两者之间存在固定的换算关系即阿伏加德罗常数。由此可知，在一定情形下如化学式或化学方程式等一定时，只要同时采用相同的计量方式，其中任意两种不同粒子的数目关系就一定，即在一定情形下，任意两种不同粒子的粒子个数之比等于物质的量之比。而平时从定量的角度认识物质的构成及其发生的化学变化，往往从微观粒子之间的个数关系着手，并且在微粒之间的多种量关系中个数关系涉及的知识最基础、数据最简单、得出最方便。因此，首先从化学式或化学方程式等条件中提取出粒子个数关系，进而转化为物质的量关系，是构建两种粒子物质的量换算关系的基本方法和主要途径。

三、精心设计构建两种粒子物质的量换算关系的起始形成教学

1. 起始形成教学中存在的问题

无论是从人教版、苏教版和鲁教版这三种新教材的编排来看，还是从实际教学的安排来看，关于两种不同粒子的个数之比等于物质的量之比这一结论的起始形成与运用教学，基本上都安排在“阿伏加德罗常数”之后、“摩尔质量”之前，而且都是以化学式作为研究对象，即本质上把物质的量应用于化学式的计算教学作为粒子个数之比等于物质的量之比这一结论的起始教学。但从实际教学过程与效果来看，这部分教学内容的选择、组织以及安排等方面还存在不少问题，致使教学效果不够理想。那么现行物质的量应用于化学式的计算教学究竟存在哪些问题？经归纳后得出问题主要有：

（1）物质的量应用于化学式计算的教学隐性化

很多教师把物质的量应用于化学式的计算教学，与物质的量与粒子个数的换算教学混杂在一起，并隐藏于其中，导致为形成物质的量与粒子个数换算公式所举的例证类型不单一，严重干扰了物质的量与粒子个数换算公式的自然生成。同时由于物质的量应用于化学式的计算教学环节没有在教学中单列凸显，导致学生对物质的量应用于化学式的计算内容认识模糊、肤浅。

（2）忽视结论的起始形成教学

有的教师把由物质的量与粒子个数换算公式推导出的粒子个数之比等于物质的量之比（同种粒子），直接用于化学式的计算（不同种粒子之间），学生感到非常突兀。缺失结论粒子个数之比等于物质的量之比的形成教学，必然致使学生对结论缺乏透彻全面的理解，运用难以灵活自如。事实上物质的量用于化学式的计算依据虽然表述与前者相同，但形成过程以及适用范围是不同的。

2. 立足教材解决问题的方法

那么立足教材现状如何解决实际教学存在的主要问题呢？笔者认为，应把物质的量应用于化学式的计算教学，与物质的量应用于化学方程式的计算教学同等对待，进行主题显性化教学。这样做不仅可有效解决问题，而且可促进相关计算整体教学效果的提升。具体做法如下。

（1）通过比较吃透教材

如果围绕研究主题对三种教材先逐一分析再进行比较将发现，尽管三种教材正文对物质的量应用于化学式的计算内容处理方式与编排内容各不相同，如苏教版凸显结论粒子个数比等于物质的量比在化学式计算中的应用，鲁教版凸显结论粒子个数比等于物质的量比的形成过程，人教版保持了老教材原有省略的做法；但共同点是正文末尾的习题中都安排了相关习题。这些事实充分说明了三种教材都一致认为物质的量应用于化学式计算教学的必要性和重要性。事实上，物质的量应用于化学式的计算与物质的量应用于化学方程式的计算同等重要，两者是高中化学计算中的两种重要的基础性计算类型。

（2）运用整合设计教学

如何进行物质的量应用于化学式计算的起始教学呢？由于单一粒子物质的量与粒子个数的换算与物质的量应用于化学式的计算是两类不同的计算，宜应采用先分类后综合的教学策略。分类教学显然先单一粒子物质的量与粒子个数换算后物质的量应用于化学式的计算。下面就围绕物质的量应用于化学式计算的起始教学设计这一主题将自己实践与思考介绍如下。

①从物质的量的视角认识化学式结论的形成教学

从三种教材的编排来看，只有鲁教版呈现了引导学生从物质的量视角认识化学式获取新认识的过程。鲁教版旨在用“图”引导学生运用刚学的物质的量与粒子个数的换算关系，以及初三所学化学式的微观定量意义，通过自主、探究和合作的学习方式解决问题。但“图”中由于采用了3个可逆符号，导致推导线路思路不明确、难分辨。为此，实际教学时，笔者将“图”中可逆符号换成单向箭头符号，并将水分子个数由已知还原为未知。改进后的“图”为：

不难看出，改进后的“图”较原图问题指向明确，解决问题线路清晰。然而实际教学中如何用“图”效果好呢？教学实践表明，教学中可先不提供“图”，而让学生充分思考：1molH2O中有多少mol的H，多少mol的O？当独立想到上“图”思路的学生介绍后，再投影改进后的“图”。这样做能有效激活学生的思维，更好地落实新课程理念。同时教师逐步板书：

H2O——2H——O

粒子个数之比 1 ∶ 2 ∶ 1

物质的量之比 1mol ∶ 2mol ∶1mol

引导学生得出结论：对于任意两种粒子，粒子个数之比等于物质的量之比。

②结论的应用教学

化学式主要包含共价分子的分子式，离子化合物的化学式以及复杂离子的离子符号等。物质的量应用于化学式计算的基本类型，从已知与未知粒子的大小差异来细分，主要包括由大粒子（整体）求小粒子（部分）和由小粒子（部分）反求大粒子（整体）两种涉及物质的量计算的类型。为了提高结论应用教学的有效性，必须加强练习选择的针对性和组织的层次性。具体习题分层安排如下：

题组I（运用化学式中任意两种粒子个数比等于物质的量比的计算）

⒈5mol CO2含有 mol C， mol O。

⒉把1mol Al2（SO4）3溶解于水后，溶液中有

mol Al3+，有 mol ■。

⒊ mol Fe3O4中含有1mol O，含有 mol Fe。

题组II（运用同种粒子物质的量与粒子个数换算关系以及化学式中任意两种粒子个数比等于物质的量比的综合计算）

⒈1mol NaCl中的氯离子数 。

⒉1mol H2SO4中的氧原子数 。

⒊0.1mol ■中含有 N，含有 个H。

⒋ mol Al2O3中含有6.02×1023个Al原子。

题组III（依据粒子个数比等于物质的量比运用化归方法的计算）

⒈3mol O2和2mol O3中分子个数比是 ，原子个数比是 。

⒉5mol O2、1mol N2、2mol H2中含分子数由大到小的顺序是 。

⒊ mol CO2中含有的氧原子数跟1.806×1024个H2O分子中含有的氧原子数相同。

这里只是物质的量应用于化学式计算的起始教学，事实上物质的量应用于化学式的计算以及结论粒子个数之比等于物质的量之比应用范围都很广，为提高计算教学的整体效果，应采用整体规划统筹安排分步实施的策略。

四、充分重视两种粒子物质的量换算关系构建方法的训练环节

教学实践中发现，有相当一部分学生在学完后不会构建物质的量换算关系。究其原因主要是结论形成后就随即进行运用结论的计算，缺失训练学生运用方法构建物质的量之比的教学环节，致使部分学生难以将所学方法内化。因此教学过程中，应专门设置训练学生运用方法构建物质的量之比的教学环节，以确保化学基础薄弱的同学也能较好地掌握构建方法，为后续计算打好基础。

量子化学应用篇3

1. 质量守恒定律适用的对象是“物质的质量”，它与物质的成分、体积、密度等其他属性无关.

2. 质量守恒定律适用的范围是“参加化学反应”，没有参加反应的物质或不发生化学反应的物质的质量与它无关.换句话说，就是参加化学反应的物质必须在反应中都反应完全，其中的杂质、过量部分的物质、不反应的物质的质量不能计算在守恒的质量中.例如，有含质量80% CaCO3的石灰石1000 kg，经煅烧后生成了CaO和CO2，这里CaO和CO2质量和就不等于1000 kg，这是因为石灰石中还含有20%的杂质没有反应，不能计算为反应物的质量.

3. 质量守恒定律的主要内容是“反应物各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和”.它是指物质在反应前与反应后总质量不变.例如，有质量为80 g的CuO与质量为2 g的H2发生完全反应，生成64 g的Cu和18 g的H2O，这里参加的反应物总质量是82 g，反应后生成物的总质量也是82 g，反应前后物质的总质量相同.

4. 质量守恒定律的实质是在化学反应过程中，参加反应的各物质（反应物）中的不同原子，重新组合而生成新物质的过程，具体体现在宏观与微观上，它可归纳为“五个不变”和“三个会变”（见图1）

图1

例1 化学反应前后，下列各项中肯定没有变化的是（ ）

①原子数目 ②分子数目 ③元素的种类 ④物质的总质量 ⑤物质的种类 ⑥原子的种类

（A） ①③④⑤⑥ （B） ①③④⑥

（C） ①④⑥ （D） ①③⑤

解析：可以从质量守恒定律和化学反应的实质去考虑问题，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和.在化学反应中，分子分解成原子，原子重新组合成新的分子，原子的种类、数目、质量均不发生变化.故应选（B）.

例2 （2013年株洲）某纯净物X在空气中燃烧，反应的化学方程式为：

3X + 2O2点燃 2CO + CO2 + 3H2O，则X的化学式（分子式及有机物的结构简式等都可称为化学式）为（ ）

（A） C3H6 （B） CH3OH （C） HCHO （D） HCOOH

解析：观察所给化学方程式可知生成物中有3个C原子、6个H原子和7个O原子，反应物中已有4个O原子，根据化学反应前后原子种类和数目不变可知，3个X分子中应该有3个C原子、6个H原子和3个氧原子，则1个X分子中有1个C原子、2个H原子和1个O原子.故应选C.

例3已知化学反应A + B C + D，A与B参加反应时质量之比为3∶2，若反应后生成C与D共10 g，则反应用掉A的质量为（ ）

（A） 4 g （B） 6 g （C） 1 g （D） 2 g

解析：根据质量守恒定律，参加反应的A与B的质量之和等于反应后生成的C与D的质量之和共10 g，由于反应的A与B的质量之比为3∶2.设每1份质量为a，A∶B 3a∶2a，则3

a + 2a = 10 g，a=2 g，因此A的质量为3×2 g = 6 g.故应选（B）.

例3用质量守恒定律解释：镁在空气中燃烧后生成氧化镁的质量大于金属镁的质量.

解析：镁在空气中燃烧是镁与空气中的氧气发生化学反应生成氧化镁.根据质量守恒定律，参加反应的镁的质量与参加反应的空气中氧气的质量之和等于反应后生成的氧化镁的质量，所以生成氧化镁的质量大于参加反应的金属镁的质量.

量子化学应用篇4

一、质量守恒定律的涵义

参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律.

二、应用质量守恒定律时应注意的问题

1.该定律的适用范围：只适用于化学变化，而不包括物理变化.

2.理解参加反应的涵义：对于反应物来说，一定要强调是指“参加反应”的物质，而不是各物质质量的简单相加

，一定不要把没有参加反应的反应物的质量计算在反应前的物质的质量总和中.

3.理解“反应生成”的涵义：对于化学反应后物质来说，一定要强调是指“反应后生成”的物质，原来就有的物质的质量不能计算在生成物的质量总和中.

4.质量总和：各物质的质量总和，包括气态、液态和固态的物质，不能漏掉任何一种反应物或生成物的质量，否则就会出现“不守恒”的现象.

5.质量守恒：质量守恒定律强调的是质量守恒而不包括其它方面（如：体积或其它物理量）的守恒.

6.从微观角度理解质量守恒定律：化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合成其它物质（生成物）的过程，也就是说，在一切化学反应中，反应前后原子的种类、原子的数目、原子的质量都没有变化，所以参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后的各物质的质量总和―即质量守恒定律.

7.小结和归纳：从宏观角度知微观角度来理解质量守恒定律，

可将化学反应的过程归纳为“五个不改变”，“两个一定改变”，“一个可能改变”.

五个不改变：（1）宏观――反应物和生成物总质量不变；元素种类不变.

（2）微观――原子种类不变；原子数目不变；原子质量不变

两个一定改变：（1）宏观――物质的种类一定改变

（2）微观――分子的种类一定改变

一个可能改变：分子总数可能改变.

三、质量守恒定律的应用

1.推断物质的化学式

例1 （2013年雅安中考题）在细菌作用下，可以用氨气处理含有甲醇（CH3OH）的工业废水，有关反应的化学方程式为5CH3OH+12O2+6NH3 细菌 3X+5CO2+19H2O，则X的化学式为 .

解析：根据质量守恒定律，反应前后各原子的数目相等，可知，反应物中碳、氢、氧、氮原子的个数依次为5、38、29、6，而生成物中碳、氢、氧原子的个数为5、38、29，相对比生成物比反应物少了6个氮原子，所以缺少的6个氮原子必在3 X 中，即X 的化学式为N2.

量子化学应用篇5

化学是一门严密的自然科学，前后联系十分广泛。高一学生想要学好化学，就要掌握正确的学习方法和技巧。那么，高一学生怎么学习化学呢?下面给大家分享一些关于高一化学必修一的知识点，希望对大家有所帮助。

高一化学必修一的知识1化学实验安全化学实验安全

1、(1)做有毒气体的实验时，应在通风厨中进行，并注意对尾气进行适当处理(吸收或点燃等)。

进行易燃易爆气体的实验时应注意验纯，尾气应燃烧掉或作适当处理。

(2)烫伤宜找医生处理。

(3)浓酸撒在实验台上，先用Na2CO3(或NaHCO3)中和，后用水冲擦干净。浓酸沾在皮肤上，宜先用干抹布拭去，再用水冲净。浓酸溅在眼中应先用稀NaHCO3溶液淋洗，然后请医生处理。

(4)浓碱撒在实验台上，先用稀醋酸中和，然后用水冲擦干净。浓碱沾在皮肤上，宜先用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液。浓碱溅在眼中，用水洗净后再用硼酸溶液淋洗。

(5)钠、磷等失火宜用沙土扑盖。

(6)酒精及其他易燃有机物小面积失火，应迅速用湿抹布扑盖。

混合物的分离和提纯

分离和提纯的方法分离的物质应注意的事项应用举例

过滤用于固液混合的分离一贴、二低、三靠如粗盐的提纯

蒸馏提纯或分离沸点不同的液体混合物防止液体暴沸，温度计水银球的位置，如石油的蒸馏中冷凝管中水的流向如石油的蒸馏

萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法选择的萃取剂应符合下列要求：和原溶液中的溶剂互不相溶;对溶质的溶解度要远大于原溶剂用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘

分液分离互不相溶的液体打开上端活塞或使活塞上的凹槽与漏斗上的水孔，使漏斗内外空气相通。打开活塞，使下层液体慢慢流出，及时关闭活塞，上层液体由上端倒出如用四氯化碳萃取溴水里的溴、碘后再分液

蒸发和结晶用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物加热蒸发皿使溶液蒸发时，要用玻璃棒不断搅动溶液;当蒸发皿中出现较多的固体时，即停止加热分离NaCl和KNO3混合物

离子检验

离子所加试剂现象离子方程式

Cl-AgNO3、稀HNO3产生白色沉淀Cl-+Ag+=AgCl

SO42-稀HCl、BaCl2白色沉淀SO42-+Ba2+=BaSO4

除杂

注意事项：为了使杂质除尽，加入的试剂不能是“适量”，而应是“过量”;但过量的试剂必须在后续操作中便于除去。

物质的量的单位――摩尔

1.物质的量(n)是表示含有一定数目粒子的集体的物理量。

2.摩尔(mol):把含有6.02×1023个粒子的任何粒子集体计量为1摩尔。

3.阿伏加德罗常数：把6.02X1023mol-1叫作阿伏加德罗常数。

4.物质的量=物质所含微粒数目/阿伏加德罗常数n=N/NA

5.摩尔质量(M)(1)定义：单位物质的量的物质所具有的质量叫摩尔质量.(2)单位：g/mol或g..mol-1(3)数值：等于该粒子的相对原子质量或相对分子质量.

6.物质的量=物质的质量/摩尔质量(n=m/M)

气体摩尔体积

1.气体摩尔体积(Vm)(1)定义：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积.(2)单位：L/mol

2.物质的量=气体的体积/气体摩尔体积n=V/Vm

3.标准状况下,Vm=22.4L/mol

物质的量在化学实验中的应用

1.物质的量浓度.

(1)定义：以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的浓度。(2)单位：mol/L(3)物质的量浓度=溶质的物质的量/溶液的体积CB=nB/V

2.一定物质的量浓度的配制

(1)基本原理:根据欲配制溶液的体积和溶质的物质的量浓度，用有关物质的量浓度计算的方法，求出所需溶质的质量或体积，在容器内将溶质用溶剂稀释为规定的体积,就得欲配制得溶液.

(2)主要操作

a.检验是否漏水.b.配制溶液1计算.2称量.3溶解.4转移.5洗涤.6定容.7摇匀8贮存溶液.注意事项：A选用与欲配制溶液体积相同的容量瓶.B使用前必须检查是否漏水.C不能在容量瓶内直接溶解.D溶解完的溶液等冷却至室温时再转移.E定容时，当液面离刻度线1―2cm时改用滴管，以平视法观察加水至液面最低处与刻度相切为止.

3.溶液稀释：C(浓溶液)?V(浓溶液)=C(稀溶液)?V(稀溶液)

高一化学必修一的知识2物质的分类

把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系，叫分散系。被分散的物?a href='//xuexila.com/yangsheng/shipu/' target='_blank'>食谱鞣稚⒅?可以是气体、液体、固体)，起容纳分散质作用的物质称作分散剂(可以是气体、液体、固体)。溶液、胶体、浊液三种分散系的比较

分散质粒子大小/nm外观特征能否通过滤纸有否丁达尔效应实例

溶液小于1均匀、透明、稳定能没有NaCl、蔗糖溶液

胶体在1—100之间均匀、有的透明、较稳定能有Fe(OH)3胶体

浊液大于100不均匀、不透明、不稳定不能没有泥水

物质的化学变化

1、物质之间可以发生各种各样的化学变化，依据一定的标准可以对化学变化进行分类。

(1)根据反应物和生成物的类别以及反应前后物质种类的多少可以分为：

A、化合反应(A+B=AB)B、分解反应(AB=A+B)

C、置换反应(A+BC=AC+B)

D、复分解反应(AB+CD=AD+CB)

(2)根据反应中是否有离子参加可将反应分为：

A、离子反应：有离子参加的一类反应。主要包括复分解反应和有离子参加的氧化还原反应。

B、分子反应(非离子反应)

(3)根据反应中是否有电子转移可将反应分为：

A、氧化还原反应：反应中有电子转移(得失或偏移)的反应

实质：有电子转移(得失或偏移)

特征：反应前后元素的化合价有变化

B、非氧化还原反应

2、离子反应

(1)、电解质：在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物,叫电解质。酸、碱、盐都是电解质。在水溶液中或熔化状态下都不能导电的化合物，叫非电解质。

注意：①电解质、非电解质都是化合物，不同之处是在水溶液中或融化状态下能否导电。②电解质的导电是有条件的：电解质必须在水溶液中或熔化状态下才能导电。③能导电的物质并不全部是电解质：如铜、铝、石墨等。④非金属氧化物(SO2、SO3、CO2)、大部分的有机物为非电解质。

(2)、离子方程式：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。它不仅表示一个具体的化学反应，而且表示同一类型的离子反应。

复分解反应这类离子反应发生的条件是：生成沉淀、气体或水。书写方法：

写：写出反应的化学方程式

拆：把易溶于水、易电离的物质拆写成离子形式

删：将不参加反应的离子从方程式两端删去

查：查方程式两端原子个数和电荷数是否相等

(3)、离子共存问题

所谓离子在同一溶液中能大量共存，就是指离子之间不发生任何反应;若离子之间能发生反应，则不能大量共存。

A、结合生成难溶物质的离子不能大量共存:如Ba2+和SO42-、Ag+和Cl-、Ca2+和CO32-、Mg2+和OH-等

B、结合生成气体或易挥发性物质的离子不能大量共存：如H+和CO32-,HCO3-,SO32-，OH-和NH4+等

C、结合生成难电离物质(水)的离子不能大量共存：如H+和OH-、CH3COO-，OH-和HCO3-等。

D、发生氧化还原反应、水解反应的离子不能大量共存(待学)

注意：题干中的条件：如无色溶液应排除有色离子：Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO4-等离子，酸性(或碱性)则应考虑所给离子组外，还有大量的H+(或OH-)。(4)离子方程式正误判断(六看)

一、看反应是否符合事实：主要看反应能否进行或反应产物是否正确

二、看能否写出离子方程式：纯固体之间的反应不能写离子方程式

三、看化学用语是否正确：化学式、离子符号、沉淀、气体符号、等号等的书写是否符合事实

四、看离子配比是否正确

五、看原子个数、电荷数是否守恒

六、看与量有关的反应表达式是否正确(过量、适量)

3、氧化还原反应中概念及其相互关系如下：

失去电子——化合价升高——被氧化(发生氧化反应)——是还原剂(有还原性)得到电子——化合价降低——被还原(发生还原反应)——是氧化剂(有氧化性)金属及其化合物

一、金属活动性Na>Mg>Al>Fe。

二、金属一般比较活泼，容易与O2反应而生成氧化物，可以与酸溶液反应而生成H2，特别活泼的如Na等可以与H2O发生反应置换出H2，特殊金属如Al可以与碱溶液反应而得到H2。

三、A12O3为两性氧化物，Al(OH)3为两性氢氧化物，都既可以与强酸反应生成盐和水，也可以与强碱反应生成盐和水。

四、Na2CO3和NaHCO3比较

碳酸钠碳酸氢钠

俗名纯碱或苏打小苏打

色态白色晶体细小白色晶体

水溶性易溶于水，溶液呈碱性使酚酞变红易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)溶液呈碱性(酚酞变浅红)

热稳定性较稳定，受热难分解受热易分解

2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O

与酸反应CO32—+H+HCO3—

HCO3—+H+

CO2+H2O

HCO3—+H+CO2+H2O

相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快

与碱反应Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH

反应实质：CO32—与金属阳离子的复分解反应NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O反应实质：HCO3—+OH-H2O+CO32—

与H2O和CO2的反应Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3

CO32—+H2O+CO2HCO3—

不反应

与盐反应CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl

Ca2++CO32—CaCO3

不反应

主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器

转化关系

五、合金：两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。

合金的特点;硬度一般比成分金属大而熔点比成分金属低，用途比纯金属要广泛。非金属及其化合物

一、硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3%，次于氧。是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90%以上。位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。

Si对比C

最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。

一、二氧化硅(SiO2)

天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。(玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维)

物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好

化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱(NaOH)反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应

SiO2+4HF==SiF4+2H2O

SiO2+CaO===(高温)CaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。

高一化学必修一的知识3硅酸(H2SiO3)

酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。

Na2SiO3+2HCl==H2SiO3+2NaCl

硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。

四、硅酸盐

硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，分布广，结构复杂化学性质稳定。一般不溶于水。(Na2SiO3、K2SiO3除外)最典型的代表是硅酸钠Na2SiO3：可溶，其水溶液称作水玻璃和泡花碱，可作肥皂填料、木材防火剂和黏胶剂。常用硅酸盐产品：玻璃、陶瓷、水泥

三、硅单质

与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，有金属光泽的灰黑色固体，熔点高(1410℃)，硬度大，较脆，常温下化学性质不活泼。是良好的半导体，应用：半导体晶体管及芯片、光电池、

四、氯元素：位于第三周期第ⅦA族，原子结构：容易得到一个电子形成

氯离子Cl-,为典型的非金属元素，在自然界中以化合态存在。

五、氯气

物理性质：黄绿色气体，有刺激性气味、可溶于水、加压和降温条件下可变为液态(液氯)和固态。

制法:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2

闻法:用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔。

化学性质：很活泼，有毒，有氧化性，能与大多数金属化合生成金属氯化物(盐)。也能与非金属反应：

2Na+Cl2===(点燃)2NaCl2Fe+3Cl2===(点燃)2FeCl3Cu+Cl2===(点燃)CuCl2Cl2+H2===(点燃)2HCl现象：发出苍白色火焰，生成大量白雾。

燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

Cl2的用途：

①自来水杀菌消毒Cl2+H2O==HCl+HClO2HClO===(光照)2HCl+O2

1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。次氯酸有弱酸性，不稳定，光照或加热分解，因此久置氯水会失效。

②制漂白液、漂白粉和漂粉精

制漂白液Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，其有效成分NaClO比HClO稳定多,可长期存放制漂白粉(有效氯35%)和漂粉精(充分反应有效氯70%)2Cl2+2Ca

(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O

③与有机物反应，是重要的化学工业物质。

④用于提纯Si、Ge、Ti等半导体和钛

⑤有机化工：合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品

六、氯离子的检验

使用硝酸银溶液，并用稀硝酸排除干扰离子(CO32-、SO32-)

HCl+AgNO3==AgCl+HNO3

NaCl+AgNO3==AgCl+NaNO3

Na2CO3+2AgNO3==Ag2CO?3+2NaNO3

Ag2CO?3+2HNO3==2AgNO3+CO2+H2O

Cl-+Ag+==AgCl

七、二氧化硫

制法(形成)：硫黄或含硫的燃料燃烧得到(硫俗称硫磺，是黄色粉末)

S+O2===(点燃)SO2

物理性质：无色、刺激性气味、容易液化，易溶于水(1：40体积比)

化学性质：有毒，溶于水与水反应生成亚硫酸H2SO3，形成的溶液酸性，有漂白作用，遇热会变回原来颜色。这是因为H2SO3不稳定，会分解回水和SO2

SO2+H2OH2SO3因此这个化合和分解的过程可以同时进行，为可逆反应。

可逆反应——在同一条件下，既可以往正反应方向发生，又可以向逆反应方向发生的化学反应称作可逆反应，用可逆箭头符号连接。

八、一氧化氮和二氧化氮

一氧化氮在自然界形成条件为高温或放电：N2+O2========(高温或放电)2NO，生成的一氧化氮很不稳定，在常温下遇氧气即化合生成二氧化氮：2NO+O2==2NO2一氧化氮的介绍：无色气体，是空气中的污染物，少量NO可以治疗心血管疾病。

二氧化氮的介绍：红棕色气体、刺激性气味、有毒、易液化、易溶于水，并与水反应：3NO2+H2O==2HNO3+NO这是工业制硝酸的方法。

九、大气污染

SO2、NO2溶于雨水形成酸雨。防治措施：

①从燃料燃烧入手。

②从立法管理入手。

③从能源利用和开发入手。

④从废气回收利用，化害为利入手。

(2SO2+O22SO3SO3+H2O=H2SO4)

量子化学应用篇6

【关键词】守恒法；高中化学解题；应用分析

1.引言

在化学解题当中，守恒法是经常应用到的一种解题方式。在化学物质反应过程当中，生成物与反应物总质量、物质当中原子总数、化合价升降总数等都具有着守恒关系。在我们实际化学题目求解当中，在实际使用守恒定律时，不需要对途径变化以及整个过程的细节过于纠结，仅仅对反应过程当中部分化学、物理量的相互作用当中的开始形态以及最终形态进行考虑即可，不仅将免除复杂的数学计算，且在对整个解题过程有效简化处理的基础上实现解题正确率以及解题速度的提升。在化学反应当中，其都对守恒定律具有遵守，包括有质量、原子、电荷、化合价以及元素守恒等，对此，在实际题目解答时，即需要能够做好守恒法的重视与重点把握，在此基础上通过等量关系的迅速建立实现问题的快速解决。

2.守恒法在解题当中的应用

2.1质量守恒

质量守恒，即在一个同周围隔绝的系统当中，无论发生何种化学过程以及变化情况，其总质量都将在此过程当中保持不变。在我们实际问题解答当中，则可以以该原理为基础，根据化学反应前后生成物、反应物总质量相等原则的应用做好计算推理。例1：有混合物由A、B、C三种物质组成，三种物质在其中的质量分为为25g、10g、5g。之后，在一个密闭容器当中将混合物加热，反应完成之后，发现其中不同物质的质量发生了变化：A为10g，B为21g，且生成有新物质D。求该反应当中反应物同生成物的质量比。面对该问题，如果以普通方式求解，整个题目求解则将十分复杂、繁琐。根据对该题目已知条件的分析可以发现，对参加反应的不同物质质量总和进行确定是关键性内容。即对反应过程中参加反应的反应物、形成的生成物以及参加反应不同类型物质的质量进行分析。经过分析发现，A、C质量在该反应当中质量发生减少，即为该反应过程当中的反应物，根据反应前后质量相减，则可以得到A参加反应的质量为15g，C为5g。而因B、D质量增加，在该反应当中则为生成物。根据反应前后质量相减，B生成质量为11g。再根据质量守恒定律，则可以获得D的质量为9g，进而获得反应当中几种物质的质量比，完成题目的求解。

2.2元素守恒

所谓元素守恒，即在化学反应过程当中，其元素种类以及不同元素的原子个数保持一致，且在物质质量、量方面保持一致。在元素守恒当中，其包括有离子以及原子守恒两种类型，其中，离子守恒，根据反应过程当中，反应前后离子数目恒定对问题进行计算与推导。原子守恒即根据反应过程当中原子个数、种类的恒定对问题进行计算与推导。在以该方式对问题进行求解时，并不需要使用化学方程式，在实际问题求解中，只要做好反应前、反应后离子与原子对应关系的寻找，即能够通过守恒关系的简单应用实现所需结果的计算。例2：将0.8mol二氧化碳通入到1L、1mol/L的NaOH溶液当中，在反应充分之后，求所获得溶液当中NaHCO3同NaCO3两者间的质量比。对于该题目，如果根据普通的化学反应方程式对其进行求解，则需要对该反应过程当中的化学方程式写出，之后根据题目所知列方程，可以说整个求解过程十分繁琐。此时，则需要能够换一种思路对该问题进行考虑，在反应过程当中，因质量守恒情况的存在，在整个反应当中原子在数目以及种类方面则不会因此发生变化，即在整个反应当中，碳原子与钠离子守恒。之后，则假设两种物质量为X、Y，根据钠原子守恒，即有X+2Y=1mol，根据碳原子守恒，即有X+Y=0.8mol，对该方程式求解后，即可以获得X、Y的值与两者间的比值，即完成该题目的求解。

2.3物质量守恒

该守恒是从微观层面提及的，即在化学反应前后，原子的总量不存在变化。而物质量受凉则根据反应过程当中某一个物质量总量恒定为基础所开展的计算与推导。在实际解题当中没该方式非常适合应用在多步反应计算当中，能够在对计算过程进行简化的基础上对数学计算量以及步骤进行减少，进而获得计算结果。例3：有KOH固体在空气当中放置一段时间，在对其进行分析测定后，发现其K2CO3含量为37.3%，水含量为2.8%。之后，将1g样品投入到2摩/升、25ml盐酸当中，并使用30.8ml、1摩/升KOH溶液对多余盐酸进行处理，正好完全中和，在中和之后，求可以获得的固体质量。通过对该题目的分析可以了解到，在题目当中，其数字相对较为复杂，且化学反应较为复杂。如果按照普通方式在联系反应化学方程式以及物质量进行计算，则较为繁琐。对题目进行进一步分析可以发现，KOH同K2CO3同盐酸发生反应之后，都将获得KCl，在该反应当中，盐酸使用过量，使用1mol/LKOH溶液处理之后恰好中和，之后全部行程KCl，即蒸发过程当中获得KCl固体。而根据氯离子守恒则可以了解到，该溶液获得KCl当中的氯离子，都是来自盐酸当中。由此则可以进行计算，获得固体质量。

3.结束语

在我们高中阶段学习当中，化学是一门重点课程，在化学题目求解当中，经常会涉及到部分反应过程、计算过程较为复杂的题目，对于这部分题目，如果以传统方式求解，则将耗费大量的时间，且不能够保证求解的准确性。在上文中，我们对守恒法在高中化学解题中的应用进行了一定的研究。可以说，在实际化学解题当中，守恒法是非常重要且有效的一种解题方式，通过该方式的科学应用，则能够实现复杂问题的技巧化以及简单化处理，有效提升解题准确度与效率。在实际解题当中，为了更好的做好该方式运用，则需要做好不同类型守恒法特点的掌握，以此为基础对题目当中存在的守恒关系进行挖掘，之后通过方式的巧妙选择实现问题的正确求解。

【参考文献】

[1]周萍.高中化学复习教学中提高学生的主体性[J].中学生数理化(教与学)，2017(06)

[2]章细宏.守恒思想在高中化学解题中的应用[J].中学生数理化(教与学)，2017(06)

[3]陈鼎汉.守恒法在高中化学解题中的应用研究[J].高中数理化，2017(08)

量子化学应用篇7

无机化学是高等院校中化学工程、应用化学专业、环境专业、给水排水专业等很多专业的一门重要的必修课。无机化学的学习质量如何,直接关系到后续有机化学、物理化学等课程的学习效果,为了提高无机化学的教学效果,笔者不断进行教学方法的探讨和改进,其中之一就是运用比喻。比喻即通过打比方的方法,借助于两种以上不同事物之间的相似点作为中介物,来比拟想要说的某一事物。在化学教学中,以不违背科学性原则为基础,采用适当的比喻,可以促使学生理解化学概念,掌握科学知识,为产生创造性思维奠定基础。概念教学的宏观类比可促进学生对概念的理解。下面笔者简单介绍一些在课堂教学中运用比喻方法,使学生深入理解无机化学知识的实例,其教学效果显着。

一、以形象比喻讲解速度控制步骤

在讲到浓度对化学反应速率的影响时,对于复杂反应,反应是由两个或者是两个以上的基元反应步骤所组成,这些基元反应步骤的集合便是复杂反应的反应机理或者叫反应历程。这些基元步骤中,总有一步是反应步骤中速率最慢的一步,是决定整个反应速率快慢的最关键的一步,称为速率控制步骤,简称“速控步”。单纯地讲速率控制步骤,很多时候学生不容易理解,为了便于学生的理解,笔者引入了“牧羊理论”和“木桶理论”。小时候很多人可能都放过羊,牧羊理论中有一句话叫:择其后者而鞭之。意思就是说牧羊人要想加快整个羊群的奔跑速度,就要用鞭子抽打跑得最慢的那只羊。同样现代管理学中比较流行的“木桶理论”,要知木桶中到底能装多少水,永远取决于最短的那块板,木桶中最短的那块板代表我们的缺点,我们的每位同学如果能够认清自己人生中最短的那块板,并努力改变自己的缺点,将来一定会大有成就。对于化学反应也是如此,认识一个化学反应中最慢的一个步骤的重要性在于能够有效地改善整个化学反应的速率,从而达到更高的产率。通过比喻的运用,加深了学生对概念的理解,同时也对学生进行了综合素质教育。

二、以形象比喻讲解化学键的特点和价键理论

化学键分为离子键、共价键和金属键,离子键的特点是没有饱和性也没有方向性,而共价键的特点是既有饱和性又有方向性。这些抽象的概念学生理解起来特别难,于是笔者把离子键的特点比喻成是男女交普通朋友,一个男生可以有很多个女生朋友,一个女生也可以有很多个男生朋友,在交普通朋友时,只要是能谈得来就可以成为普通朋友,没有方向性也没有饱和性;而把共价键的特点比喻成是男女谈恋爱,一个男生只能与一个女生谈恋爱,一个女生也只能与一个男生谈恋爱,而且还会有自己的择偶标准,有方向性又有饱和性。通过把离子键、共价键比喻成为交朋友,激发学生学习兴趣的同时,也加深了学生对基本概念的理解,提高了课堂教学效果,也有助于学生进一步理解价键理论的特点。

三、以形象比喻讲解四个量子数

电子的运动可以通过求解薛定谔方程来描述,方程的每一组合理解亦即波函数,波函数进一步求解的结果是三个量子数(主量子数n,角量子数l,磁量子数m),再加上自旋量子数(ms)总共四个量子数一起决定电子的运动状态。主量子数和角量子数决定电子的能级,当主量子数和角量子数相同时,即使磁量子数和自旋量子数不同,电子所对应的能量也是相同的。在讲到四个量子数代表的含义以及四个量子数的关系时,学生感觉特别难于理解。于是笔者把原子比喻成学校,主量子数比喻成学校下分的院系,角量子数比喻成每个院系下面的专业,磁量子数比喻成每个专业下分的班级,而把自旋量子数比喻成每个班级的男生女生。学生毕业就业的方向取决于他所在的院系和专业,而与班级无关,学生一下子便明白了四个量子数的含义以及四个量子数之间的关系。通过比喻让学生很容易理解这个晦涩难懂的概念,课堂教学效果显着。

量子化学应用篇8

关键词：数字；化合价；离子共存；两性

很多中学生进入高一化学的学习后倍感吃力，迷茫于众多物质间能否发生反应、反应有无物质及量多少问题、铝单质及化合物是否都有两性等等。我们教师也把精力、时间倾向于这些知识的传授和相关习题的讲评，但效果都不理想。学生课堂上能听得懂，课后自己分析或考试独立完成时却都是一头雾水。其实在繁多的化学物质中存在一些容易被我们忽视的标签式的数字，它们是化合价、离子所带电荷数和电性、酸的元数等。这些数字对学生学好化学有化繁为简，便于理解和记忆的作用。我想通过几个事实来诠释这些数字的妙用。

元素是构成物质的基体，元素在构成物质时会体现出化合价。化合价能直观地反映出物质的性质，一般有：（1）在氧化还原反应中元素处于最低价有还原性，处于中间价既有氧化性又有还原性，处于最高价有氧化性化合价；（2）同主族元素若化合价相同，命名类似，如：KClO3中氯元素显+5价称为氯酸钾，KIO3中碘元素显+5价则称为碘酸钾。若有I4O9被称为碘酸碘，就知道该物质有碘酸根且是3个，故可写作I（IO3）3另外，在氧化还原反应中利用化合价的升降相等这个定量关系来进行方程式的配平。通过对化合价的这些特点掌握能大大拓宽学生的化学物质世界，认识更多的化学反应并逐步形成学好化学必备的观点之一――元素及元素转化观。

化学反应大部分以水作溶剂，电解质在水中发生电离，给出阴阳离子。同性相斥，异性相吸的自然规律在化学这门自然哲学一样具有普适性。一般的同电性离子相遇不反应，异性离子间若能结合成弱电解质或难溶性物质就能发生反应。如：在酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、SO2-4、I-离子组吗？即这组离子在有H+条件下能否发生反应？要考虑的是Na+分别与ClO-、SO2-4、I-三者的关系，而不是考虑它们三种同性离子能否反应。因Na+与ClO-、SO2-4、I-结合得到的物质均为可溶性钠盐，不造成离子数减少，不反应，可以共存。但溶液中还有H+，H+能与ClO-结合成弱酸HClO造成离子数目减少。故这组离子不能大量共存。利用离子所带电荷电性能判断离子间能否共存，利用离子所带电荷数还能判断物质之间反应有无物质及量多少问题，即会不会因某种反应物多加少加而有不同的产物。如：H+与ClO-均带一个电荷，不管双方加入量多少产物都只有一种情况；而换成H+与CO32-，H+带一个电荷，CO32-带两个电荷双方相遇时，就存在物质的量的不同，产物不同的问题。若酸少，发生H++CO32-=HCO-3的反应，若酸多则发生2H++CO32-=H2O+CO2用在具体的物质反应中例如HCl一元强酸与CaCO3反应制得二元弱酸H2CO3（常写作），一元酸就要消耗两倍于二元酸的量。学生学习离子反应时，若能从离子带电性和带的电荷数入手，将能对繁多的化学反应有更实质性的认识。

铝元素在高中化学中有Al、Al2O3、Al（OH）3、Al3+（铝盐）、[Al（OH）4]-（四羟基合铝酸盐）五种存在形式，不少学生纠结于谁有两性、谁与酸、碱有物质的量多少问题。甚至干脆误以为它们的性质：都有两性、与酸碱都有量的问题。我们来观察上述铝元素的五种形式，它们在水溶液中Al、Al2O3、Al（OH）3是不带电的，它们遇酸――H+必然生成Al3+，且不存在酸的量多少问题（因为没有Al+、Al2+存在）；它们遇碱――OH-必然生成[Al（OH）4]-且也不存在碱的量多少问题，因此Al、Al2O3、Al（OH）3有两性而无量的多少问题。铝盐在水中电离出Al3+，Al3+带3个正电荷，它必然不怕酸――H+正正相遇不反应，它怕碱――H-阴阳离子正负电荷相遇发生反应，有+3+（-1×3）=0，+3+（-1×4）=-1的关系，即：Al3++3OH-=Al（OH）3，Al3++4OH-=[Al（OH）4]-

四羟基合铝酸盐在水中电离出[Al（OH）4]-，[Al（OH）4]-带1个负电荷，它必然不怕碱――OH-负负相遇不反应，它怕酸――H+阴阳离子正负电荷相遇发生反应，且有-1+（+1）=0，-1+（+1×4）=+3的关系，即：[Al（OH）4]-+H+=Al（OH）3+H2O，[Al（OH）4]-+4H+=Al3++4H2O因此Al3+（铝盐）、[Al（OH）4]-（四羟基合铝酸盐）没有两性问题，而与酸或碱有物质的量多少问题。这样就把铝单质及其化合物与酸碱的关系理清了，也可以进一步把这种与酸碱的关系用数轴一目了然地表示。如下图：