“金属与盐溶液反应后成分判断”解法新探

龙晓晖

(湖北省武汉市第六十四中学(汉正校区) 430030)

一、什么是“金属与盐溶液反应后成分判断”问题

金属活动性顺序表是金属化学性质教学中的核心内容，它反映了不同金属在水溶液中发生置换反应的难易程度.在金属活动性顺序表中，金属的位置越前，在水溶液中就越容易失去电子变成离子，它的活动性就越强；金属的位置越后，金属阳离子在水溶液中就越容易获得电子变成原子，它的活动性就越弱.

根据以上原理可推知：若一种活泼金属和多种较不活泼金属的混合盐溶液反应，最不活泼的金属元素会首先被置换出来.例如将锌粉逐渐加入硫酸铜、硝酸银的混合溶液充分反应，最先反应的是硝酸银，当硝酸银被消耗完时，硫酸铜才与锌粉反应.同理，当多种较活泼金属与一种较不活泼的盐溶液反应时，最活泼的金属会首先发生置换反应.例如，在锌粉、铝粉、铁粉混合物中逐滴滴加硫酸铜溶液，反应顺序为铝粉，锌粉，铁粉.

在考试中，这类问题常以多项选择(或选择“下列说法正确的个数”)的形式出现，每一选择支代表某种或某几种特定情况下混合物的状态，例如以下试题：

例1 向含有AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤.向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气体生成.下列结论正确的是( ).

A．滤出的固体中一定含有Ag

B．滤出的固体一定是Ag和Cu的混合物

C．滤液中一定有Zn(NO3)2和 Cu(NO3)2

D．滤液中一定没有AgNO3和Cu(NO3)2

二、传统解法及其存在的问题

对于此类问题，传统的解法是“就题论题”，直接对各选择支对应情况进行分析，考虑对应物质的状态逐项排除.如对于以上例子，通常解法是：

向滤出的固体中滴加稀盐酸，没有气体生成，可以知道三者中只有Zn能和稀盐酸反应生成气体.

A正确，不管剩余条件如何，只要加入Zn，滤出固体一定有Ag；

B 错误，如果只有Ag，一样满足题设；

C 错误，如果说Zn恰好与AgNO3和Cu(NO3)2完全反应，那么滤液中就只含有Zn(NO3)2了，而固体混合物为Ag和Cu，也满足题设；

D.错误，如果Zn很少，不足以置换所有的AgNO3，那么溶液中就会含有AgNO3了.

这样的解法，对学生思维能力要求非常高，学生既要充分理解“混合物中置换反应发生顺序”的有关规律，还要具有缜密的思维，能够正确分析出每一选择支对应混合物的所有可能状态，稍有不慎，就会做出错误判断.笔者分析了许多化学成绩在普高线及以上层次同学这类试题错误原因，未掌握反应发生顺序造成错误的人数极少，绝大部分是由于没有考虑全面所致，而且题中所给混合物成分越复杂，学生正确率越低.因此，对于这类问题，长期以来存在“学生难做对，老师难讲好”的问题.

三、“程序化”解题思路及其优势

在实际教学中笔者发现，对于此类问题，分析清楚一个选项，常常需要考虑2～3种不同情况，一道题四个选项全部考虑清楚，分析各种情况可能多达十余种.但对于两种溶液与金属反应，所有情况不过5种，溶液变为3种，也不过只有7种不同情况而已.因此，事先将所有可能情况全部列出反而可能减少许多思维量.

由于金属与盐溶液反应过程中先后顺序只由金属活动性决定，只需分析出最开始反应情况即可顺次写出所有情况.

这里仍以前文例题为例说明此思路：

首先画出一条横线，代表“溶液”与“固体”间的分界面，Zn与AgNO3和Cu(NO3)2反应，最先置换出的是银，将这种情况下所有金属与盐溶液按金属活动性从高到低排列如图1所示.

图1

之后，Ag+全部沉淀完，在右边继续写出这种情况.

图2

之后，Cu2+开始越过界面，最后Zn不反应直接进入固体之中，直线图自动终止，如图3.

图3

可以看到整个过程有较明显的“程序化”特征.不活泼金属离子按活动性顺序依次变为沉淀，在列表过程中得到了非常好的体现.图示完成之后对照判断各选项即可.

查图示，A项：所有组中固体都有银，正确；

B项：1、2组中无Cu，错误；

C项：4、5组中无Cu(NO3)2，错误；

D项：1组中有AgNO3，错误.

变式题中若溶液中还有比Zn活动性更强的金属离子，则不能跳过Zn继续越过界面，表格终止.若为一种不活泼金属盐溶液与多种金属混合物反应，则活泼金属依次由固体中越过“分界线”向上进入“溶液”.

这一“程序化”思路还可适用于更加复杂的“几种金属放入不同盐溶液的反应”问题.

例2 向AgNO3和 Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液.下列说法正确的有( ).

①滤渣中一定有Ag，滤液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3

②当滤液为蓝色时，滤渣中一定有Cu、Ag，一定没有Zn、Fe

③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，则滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn

④向滤液中加入KCl溶液，无明显现象，则滤液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，滤渣中可能有Zn、Fe、Cu

A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种

分析开始时，金属混合物全部与AgNO3反应置换出Ag，之后顺次反应.列出图4：

图4

其中，从第2组起，混合物中Cu直接进入固体，不再发生置换反应，Fe同理.

查表：①正确；②滤液为蓝色，考虑情况1～3，其中1、2组无Cu，错误，③向滤渣中加入盐酸，有气泡产生，考虑情况5～7，正确；④根据题意无AgNO3，考虑情况2～7，正确，故选C.

按照“程序化”思路，“金属与盐溶液反应后成分判断”问题就可以被简化为“列图-查图”两步过程，整个解题过程只需分析一种初始情况，其他所有情况可以自动写出，将学生不能在草稿纸上完成的思维过程减少到最低，有利于增加该题型的正确率.

实际教学中，此思路可在初讲专题时即开始向学生渗透，“溶液”在上，“金属”在下，符合实验事实，易于被学生所理解.讲解此类习题时，教师可直接在黑板上画出图进行分析，还可根据此原理做出动态课件，让讲解过程更加简练清楚.