利用圖示法分析金屬與鹽溶液反應的過程

葉茂

摘要：根據金屬與鹽溶液反應的兩種類型（一種金屬和混合鹽溶液反應；兩種混合金屬粉末和一種鹽溶液反應），利用圖示法分析金屬與鹽溶液的反應過程，讓學生能理清解題思路，較好地掌握反應的原理與反應順序，從而有利于掌握解題方法，提高學生將書本知識轉化為解決實際問題的能力。

關鍵詞：圖示法；金屬；混合鹽溶液；推斷題解析；解題技巧

文章編號：1005–6629（2015）10–0085–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

目前中學教材使用的金屬活動性順序表是：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au，這個順序表對于研究常見金屬的某些性質比周期表要方便得多[1]。而金屬活動性順序相關知識一直是初中學生學習化學的一大難點，很多習題解決起來也相對復雜，特別是金屬與鹽溶液反應的過程，以及反應后生成的濾液、濾渣問題，很多學生往往無從下手，在做題過程中出錯率相當高。如何使學生較好地掌握反應的原理與反應順序，也一直是教師感到棘手的問題。較多的方法是在用文字描述反應過程的基礎上加以邏輯推理[2，3]，但學生理解和具體做題操作起來還是很困難。通過實際教學，筆者發現若將此類問題轉化成形象的圖示，使學生能更加直觀地理解反應過程，掌握解題方法也會輕松一些，出錯率將大大降低。

金屬與鹽溶液反應類型一般有如下兩種類型。

1 第一種反應類型：一種金屬和混合鹽溶液反應

已知：金屬活動性順序為A>B>C，將A金屬放入B、C混合鹽溶液中。我們先按一般思路分析，假如金屬A與B的鹽溶液反應生成金屬單質B，但由于B的活潑性比C強，故B會與C的鹽溶液反應生成金屬單質C。所以反應的實質是A將C從其鹽溶液中首先置換出來。當C的鹽溶液全部與A反應完全后，若A還有剩余才與B的鹽溶液反應生成金屬單質B。

如圖1所示，活潑性相差越大越先反應，左邊固體表示未反應的固體，中間液體表示鹽溶液，右邊固體表示生成的金屬固體。若進行過濾操作則液體為濾液，固體都可以算濾渣[4]。

（1）～（6）順序代表金屬粉末A由少到多的加入過程。

通過分析我們不難看出，一旦發生反應產生的濾渣是最不活潑金屬單質，濾液是最活潑金屬的鹽溶液。圖1中（5）代表反應剛好結束，若再加入金屬A反應也無法進行，說明金屬A粉末過多。在具體問題中，我們可以利用該圖示法具體分析看反應進行到哪一步，再來做出判斷。

例1 （2011·宜昌模擬）為了從硝酸亞鐵和硝酸銀的混合溶液中，提取并回收銀，小燕設計了如下的實驗方案（見圖2）：

（1）若溶液乙為無色溶液，則固體甲一定含有的物質是 ，可能含有的物質是 。寫出一個在步驟①中肯定發生的反應的化學方程式 。

（2）若溶液乙為淺綠色溶液，則溶液乙中溶質的組成可能是 或 （填物質的名稱或化學式）。

[分析]若不清楚反應順序此題很容易出錯，但是若僅憑邏輯推理也容易得分不全，特別是最后兩空很多學生估計只會寫兩種物質的化學式而已，沒有注意到前面的“組成可能是 ”。故首先按照金屬活動性順序表將Fe、Zn、Ag的金屬活動性順序排列準確，即Zn>Fe>Ag。而此題恰好是最活潑金屬放入兩種金屬鹽溶液中即類型一的題目，A>B>C依次對應Zn、Fe、Ag，畫出本題圖示如圖3。

若題目中涉及到有色，一般需要思考的是鐵元素和銅元素形成的鹽溶液，而本題只有鐵與顏色有關。故若溶液無色則反應進行到圖1中的從第（5）步開始即B（Fe）已經不在溶液中了，故（5）（6）步均滿足要求。由題意，若溶液乙為無色溶液，如圖3，鐵一定被置換出來成為固體單質，則固體甲一定含有的物質是Fe和Ag，可能含有的物質是Zn。肯定發生反應的化學方程式為Zn+ 2AgNO3=Zn（NO3）2+2Ag。若溶液乙為淺綠色則圖1中的步驟（2）～（4）均符合要求，組合也只有兩種，即Zn（NO3）2、Fe（NO3）2和Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3。

[答案]（1）Fe和Ag Zn Zn+2AgNO3= Zn（NO3）2+2Ag

（2）Zn（NO3）2、Fe（NO3）2和Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、AgNO3或硝酸鋅、硝酸亞鐵和硝酸鋅、硝酸亞鐵、硝酸銀

2 第二種反應類型：兩種混合金屬粉末和一種鹽溶液反應

已知：金屬活動性順序為A>B>C，將A、B金屬粉末放入C的鹽溶液中，見圖4。在類型一中提到了活潑性相差越大越先反應。而本類型也是金屬A先與C的鹽溶液反應，當A粉末反應完全，B粉末才能反應。若A粉末有剩余，B反應了生成B的鹽溶液，A也會與B的鹽溶液反應置換出B單質，故該類型如圖4所示。

例2 （2012·武漢）向AgNO3溶液中加入一定質量的Al和Fe的混合粉末，充分反應后過濾，得到濾渣和淺綠色濾液。關于該濾渣和濾液有下列四種說法：①向濾渣中加入稀鹽酸，一定有氣泡產生。②向濾液中加入稀鹽酸，一定有沉淀產生。③濾渣中一定含有Ag。④濾液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3。

以上說法正確的個數為

A.0個 B.1個 C.2個 D.3個

[分析]此題是兩種金屬放入一種金屬鹽溶液的問題，即類型二。先將金屬Ag、Al、Fe按金屬活動性排序，即Al>Fe>Ag，然后畫出該類型對應圖示，如圖5。

圖5中金屬活動性順序Al>Fe>Ag，金屬Al先與Ag的鹽溶液反應，當Al完全反應后Fe再與硝酸銀溶液反應。由題意，溶液為淺綠色則Al肯定反應完全，且Fe也參加反應生成硝酸亞鐵鹽的溶液，即圖4（4）、（5）符合要求。①向濾渣中加入稀鹽酸，一定有氣泡產生。若Fe恰好用完或Fe不足則無氣泡。②向濾液中加入稀鹽酸，一定有沉淀產生。若硝酸銀中銀已經完全被置換成銀單質，即圖4第（5）步，則無白色沉淀。③濾渣中一定含有Ag。一旦反應Ag肯定存在，正確。④濾液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3。由圖4（4）、（5）可以看出一定含有Fe（NO3）2，可能含有AgNO3，一定含有Al（NO3）3，故正確個數只有一個。

[答案] B

當遇到看似更加復雜的金屬與鹽溶液反應時一定要找準反應的實質，去偽存真，找準題型類型畫好圖示，很多問題就會迎刃而解了。

例3 將鐵粉和銅粉的混合物，投入到硝酸銀和硝酸鋅的混合液中，充分反應后，過濾，在濾渣中滴入鹽酸，有氣體產生，則濾渣中一定含有，濾液中一定含有 。

[分析]首先要除去此題中的“偽”，硝酸鋅在此題中肯定是不反應的。這樣一來，該題就變成了兩種混合金屬粉末與某金屬鹽溶液反應的問題，即類型二的問題。由題意，滴加鹽酸有氣泡，鐵沒有反應完，銅肯定還沒開始反應，故濾渣一定含有生成的銀，未反應的鐵和銅。硝酸鋅雖然未參加反應但填寫濾液時不要忘記。反應一旦進行必定會生成硝酸亞鐵，故濾液肯定含有硝酸亞鐵。值得注意的是，學生在答題過程中往往注重了圖示法的應用規律，但最后呈現答案時濾液忘記了加上相應的酸根，比如本題濾液學生可能會答成濾液一定含有鐵和鋅，這是錯誤的，也是最容易失分的，必須改為硝酸亞鐵和硝酸鋅。

[答案]鐵、銅、銀；硝酸亞鐵和硝酸鋅

[練習]某溶液中僅含有AgNO3和Cu（NO3）2兩種溶質，某校課外活動小組的同學將溶液分為A、B、C三份，各加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾、洗滌，分別得到濾渣和濾液。

（1）若將A得到的濾渣加入到稀鹽酸中有氣泡產生，則其濾液中的溶質是 ；

（2）若將B得到的濾渣加入到稀鹽酸中沒有氣泡產生，則此濾渣中一定有 ；

（3）若向C得到的濾液中滴加稀鹽酸，有白色沉淀生成，則此濾液中含有的溶質是 。

[答案]（1）Fe（NO3）2 （2）Ag （3）AgNO3、Cu（NO3）2、Fe（NO3）2

綜上所述，利用圖示法分析金屬與鹽溶液反應的過程，讓學生在教師演示指導下，將反應的具體過程以圖示法表示出來，能更加直觀、形象地分析題意，加快了學生對該知識點的掌握能力。但值得注意的是，在教學過程中教師要充分利用學生已有的經驗和認知規律，教會學生如何根據題意正確地繪制圖示，以及利用圖示如何解題，這是非常必要的。此外，在使用圖示法解題時也一定要提醒學生讀清題意，按題目要求的內容作答才能真正提高得分率。

參考文獻：

[1]劉學忠，李桃春.金屬活動性順序表在中學階段的應用[J].化學教學，1988，（2）：44.

[2]黃六仔.淺談金屬和多種鹽溶液反應的技巧解法[J].理化解題研究·初中版，2013，（2）：60.

[3]馬艷軍.金屬與鹽溶液推斷題解析[J].中學教與學，2005，（5）：21～22.

[4]毛振芳.關于濾液、濾渣成分推斷題的解題思路[J].中學教與學，2009，（12）：7～8.