利用图示法分析金属与盐溶液反应的过程

叶茂

摘要：根据金属与盐溶液反应的两种类型（一种金属和混合盐溶液反应；两种混合金属粉末和一种盐溶液反应），利用图示法分析金属与盐溶液的反应过程，让学生能理清解题思路，较好地掌握反应的原理与反应顺序，从而有利于掌握解题方法，提高学生将书本知识转化为解决实际问题的能力。

关键词：图示法；金属；混合盐溶液；推断题解析；解题技巧

文章编号：1005–6629（2015）10–0085–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

目前中学教材使用的金属活动性顺序表是：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au，这个顺序表对于研究常见金属的某些性质比周期表要方便得多[1]。而金属活动性顺序相关知识一直是初中学生学习化学的一大难点，很多习题解决起来也相对复杂，特别是金属与盐溶液反应的过程，以及反应后生成的滤液、滤渣问题，很多学生往往无从下手，在做题过程中出错率相当高。如何使学生较好地掌握反应的原理与反应顺序，也一直是教师感到棘手的问题。较多的方法是在用文字描述反应过程的基础上加以逻辑推理[2，3]，但学生理解和具体做题操作起来还是很困难。通过实际教学，笔者发现若将此类问题转化成形象的图示，使学生能更加直观地理解反应过程，掌握解题方法也会轻松一些，出错率将大大降低。

金属与盐溶液反应类型一般有如下两种类型。

1 第一种反应类型：一种金属和混合盐溶液反应

已知：金属活动性顺序为A>B>C，将A金属放入B、C混合盐溶液中。我们先按一般思路分析，假如金属A与B的盐溶液反应生成金属单质B，但由于B的活泼性比C强，故B会与C的盐溶液反应生成金属单质C。所以反应的实质是A将C从其盐溶液中首先置换出来。当C的盐溶液全部与A反应完全后，若A还有剩余才与B的盐溶液反应生成金属单质B。

如图1所示，活泼性相差越大越先反应，左边固体表示未反应的固体，中间液体表示盐溶液，右边固体表示生成的金属固体。若进行过滤操作则液体为滤液，固体都可以算滤渣[4]。

（1）～（6）顺序代表金属粉末A由少到多的加入过程。

通过分析我们不难看出，一旦发生反应产生的滤渣是最不活泼金属单质，滤液是最活泼金属的盐溶液。图1中（5）代表反应刚好结束，若再加入金属A反应也无法进行，说明金属A粉末过多。在具体问题中，我们可以利用该图示法具体分析看反应进行到哪一步，再来做出判断。

例1 （2011·宜昌模拟）为了从硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液中，提取并回收银，小燕设计了如下的实验方案（见图2）：

（1）若溶液乙为无色溶液，则固体甲一定含有的物质是 ，可能含有的物质是 。写出一个在步骤①中肯定发生的反应的化学方程式 。

（2）若溶液乙为浅绿色溶液，则溶液乙中溶质的组成可能是 或 （填物质的名称或化学式）。

[分析]若不清楚反应顺序此题很容易出错，但是若仅凭逻辑推理也容易得分不全，特别是最后两空很多学生估计只会写两种物质的化学式而已，没有注意到前面的“组成可能是 ”。故首先按照金属活动性顺序表将Fe、Zn、Ag的金属活动性顺序排列准确，即Zn>Fe>Ag。而此题恰好是最活泼金属放入两种金属盐溶液中即类型一的题目，A>B>C依次对应Zn、Fe、Ag，画出本题图示如图3。

若题目中涉及到有色，一般需要思考的是铁元素和铜元素形成的盐溶液，而本题只有铁与颜色有关。故若溶液无色则反应进行到图1中的从第（5）步开始即B（Fe）已经不在溶液中了，故（5）（6）步均满足要求。由题意，若溶液乙为无色溶液，如图3，铁一定被置换出来成为固体单质，则固体甲一定含有的物质是Fe和Ag，可能含有的物质是Zn。肯定发生反应的化学方程式为Zn+ 2AgNO3=Zn（NO3）2+2Ag。若溶液乙为浅绿色则图1中的步骤（2）～（4）均符合要求，组合也只有两种，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或硝酸锌、硝酸亚铁和硝酸锌、硝酸亚铁、硝酸银

2 第二种反应类型：两种混合金属粉末和一种盐溶液反应

已知：金属活动性顺序为A>B>C，将A、B金属粉末放入C的盐溶液中，见图4。在类型一中提到了活泼性相差越大越先反应。而本类型也是金属A先与C的盐溶液反应，当A粉末反应完全，B粉末才能反应。若A粉末有剩余，B反应了生成B的盐溶液，A也会与B的盐溶液反应置换出B单质，故该类型如图4所示。

例2 （2012·武汉）向AgNO3溶液中加入一定质量的Al和Fe的混合粉末，充分反应后过滤，得到滤渣和浅绿色滤液。关于该滤渣和滤液有下列四种说法：①向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生。②向滤液中加入稀盐酸，一定有沉淀产生。③滤渣中一定含有Ag。④滤液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3。

以上说法正确的个数为

A.0个 B.1个 C.2个 D.3个

[分析]此题是两种金属放入一种金属盐溶液的问题，即类型二。先将金属Ag、Al、Fe按金属活动性排序，即Al>Fe>Ag，然后画出该类型对应图示，如图5。

图5中金属活动性顺序Al>Fe>Ag，金属Al先与Ag的盐溶液反应，当Al完全反应后Fe再与硝酸银溶液反应。由题意，溶液为浅绿色则Al肯定反应完全，且Fe也参加反应生成硝酸亚铁盐的溶液，即图4（4）、（5）符合要求。①向滤渣中加入稀盐酸，一定有气泡产生。若Fe恰好用完或Fe不足则无气泡。②向滤液中加入稀盐酸，一定有沉淀产生。若硝酸银中银已经完全被置换成银单质，即图4第（5）步，则无白色沉淀。③滤渣中一定含有Ag。一旦反应Ag肯定存在，正确。④滤液中一定含有Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3。由图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，故正确个数只有一个。

[答案] B

当遇到看似更加复杂的金属与盐溶液反应时一定要找准反应的实质，去伪存真，找准题型类型画好图示，很多问题就会迎刃而解了。

例3 将铁粉和铜粉的混合物，投入到硝酸银和硝酸锌的混合液中，充分反应后，过滤，在滤渣中滴入盐酸，有气体产生，则滤渣中一定含有，滤液中一定含有 。

[分析]首先要除去此题中的“伪”，硝酸锌在此题中肯定是不反应的。这样一来，该题就变成了两种混合金属粉末与某金属盐溶液反应的问题，即类型二的问题。由题意，滴加盐酸有气泡，铁没有反应完，铜肯定还没开始反应，故滤渣一定含有生成的银，未反应的铁和铜。硝酸锌虽然未参加反应但填写滤液时不要忘记。反应一旦进行必定会生成硝酸亚铁，故滤液肯定含有硝酸亚铁。值得注意的是，学生在答题过程中往往注重了图示法的应用规律，但最后呈现答案时滤液忘记了加上相应的酸根，比如本题滤液学生可能会答成滤液一定含有铁和锌，这是错误的，也是最容易失分的，必须改为硝酸亚铁和硝酸锌。

[答案]铁、铜、银；硝酸亚铁和硝酸锌

[练习]某溶液中仅含有AgNO3和Cu（NO3）2两种溶质，某校课外活动小组的同学将溶液分为A、B、C三份，各加入一定量的铁粉，充分反应后过滤、洗涤，分别得到滤渣和滤液。

（1）若将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生，则其滤液中的溶质是 ；

（2）若将B得到的滤渣加入到稀盐酸中没有气泡产生，则此滤渣中一定有 ；

（3）若向C得到的滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则此滤液中含有的溶质是 。

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

综上所述，利用图示法分析金属与盐溶液反应的过程，让学生在教师演示指导下，将反应的具体过程以图示法表示出来，能更加直观、形象地分析题意，加快了学生对该知识点的掌握能力。但值得注意的是，在教学过程中教师要充分利用学生已有的经验和认知规律，教会学生如何根据题意正确地绘制图示，以及利用图示如何解题，这是非常必要的。此外，在使用图示法解题时也一定要提醒学生读清题意，按题目要求的内容作答才能真正提高得分率。

参考文献：

[1]刘学忠，李桃春.金属活动性顺序表在中学阶段的应用[J].化学教学，1988，（2）：44.

[2]黄六仔.浅谈金属和多种盐溶液反应的技巧解法[J].理化解题研究·初中版，2013，（2）：60.

[3]马艳军.金属与盐溶液推断题解析[J].中学教与学，2005，（5）：21～22.

[4]毛振芳.关于滤液、滤渣成分推断题的解题思路[J].中学教与学，2009，（12）：7～8.