双向线法，解决金属与盐溶液反应问题

杨春琼

摘要：金属与盐溶液的反应，对反应后的金属单质即滤渣和盐溶液即滤液的成分进行分析归纳的问题，是九年级化学的一个重难点，是学生一直比较困惑的问题，也是学生很难找到突破口进行解决的问题，或者分析起来比较复杂。通过带领学生进行分析原理总结出两个箭头两句话轻松解决此类问题，把复杂问题简单化、直观化。

关键词：双向线;两个重点;滤液;滤渣

九年级化学教学中，有关金属与盐溶液反應的问题是学生学习中的一个重难点，也是近几年“学业水平考试”中的一个易考点，但是通过讲解和分析学生觉得比较复杂同时难以掌握，看过孙应伦老师的《建立数轴模型，轻松解决金属与盐溶液反应》后有所启发。

一、引领启发理解反应原理

先理解金属与盐溶液反应的原理为强金属将弱金属从其盐溶液中置换出来，这里的金属强弱根据金属活动性顺序划分，即K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强到弱。其中的金属单质为滤渣，盐溶液为滤液。在反应完成后存在着三种反应情况：（1）金属反应完盐溶液过量，（2）金属过量盐溶液反应完，（3）恰好完全反应;但是不管哪种情况反应后的生成物一定都有。例如将一定量的镁加入硝酸铜溶液中充分反应后的情况为：（1）镁反应完硝酸铜过量，则滤渣中一定有铜，一定没有镁;滤液中一定有硝酸镁和硝酸铜。（2）镁过量硝酸铜反应完，则滤渣中一定有镁和铜，滤液中一定有硝酸镁，一定没有硝酸铜。（3）恰好完全反应，反应物都反应完，生成物都有，则滤渣中一定有铜一定没有镁，滤液中一定有硝酸镁，一定没有硝酸铜。

化学方程式：

当多种金属和多种盐反应时还需考虑反应的顺序，最强金属优先与活动性最弱金属的盐溶液发生反应。直到其中一种反应完才进行下一步反应。例如一定量镁粉加入硝酸亚铁和硝酸铜的混合溶液中，镁先把铜置换出来，若完全反应后镁还有剩余则再进行下一步的反应，置换出铁。

化学方程式：

先反应：

后反应：

利用表格介绍使同学先了解为什么会有滤液中一定有某种物质，可能有某种物质，滤渣中一定有某种物质，可能有某种物质，让学生先对此种问题有初步了解，但是不用掌握。如表1内容。

二、构建双向线解题法

通过上述表格使学生对滤液滤渣中的物质和对应对问题有了认识和了解，接下来引导学生通过表1观察总结构建双向线解题思路。

（一）排序

按照金属活动性顺序将题目所涉及的金属排列出来，由于问题经常涉及向滤渣中加入稀盐酸或者稀硫酸，则排列时建议将氢元素排进去。如图1：

（二）第一条线构建

根据表1总结出滤液形成规律，滤液成份的规律为先有活动性较强的金属盐溶液，逐步向活动性较弱的金属盐溶液过渡，即金属盐溶液滤液从强往弱有。如图2

（三）第二条线构建

根据表1总结出滤渣形成规律，滤渣成份的规律为先有活动性较弱的金属，逐步向活动性较强金属过渡，即金属单质滤渣从弱往强有。如图3

（四）第一个重点

根据表1总结出第一个重点即第一句话，最强金属一定有盐溶液，最弱金属一定有金属单质，简单记忆为最强一定有滤液最弱一定有滤渣。但是注意运用这句话时要把不参加反应的金属排除在外优先分析，剩余金属再按最强最弱划分。例如将一定量铁粉加入硝酸镁、硝酸铜和硝酸银的混合溶液中，涉及四种金属活动性最强为镁，但是加入的时铁粉活动性没有镁强不能将镁置换出来，因此硝酸镁不参加反应则滤渣中一定没有镁，滤液中一定有硝酸镁，排出活动性顺序后排除镁最强金属为铁。

（五）第二个重点

根据表1总结出第二个重点即第二句话，有强金属单质则无弱金属盐溶液，反之有弱金属盐溶液则无强金属单质。

（六）配以“√、×”作为标记

根据给以信息判断有或者没有的物质再根据上述方法将一定有的物质打“√”，一定没有的物质打“×”最后没有任何标示的物质为可能有。注意，根据质量守恒定律一种金属不可能凭空消失，判断出一定没有一种金属的盐溶液则这种金属一定以金属单质形式存在，反之也成立，即金属不在滤液中就在滤渣中。

三、双向线解题法的运用

（一）全部反应型

例1：向AgNO3和 Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe的混合粉末，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。

双向线法运用，第一步，找到所涉及金属根据金属活动性顺序排出顺序，并根据双向线构建原则，滤液从强往弱有，滤渣从弱往强有构建双向线如图4：

第二步，根据第一个重点“最强一定有盐，最弱一定有金属单质”，标注如图5：

根据标注有“√”为一定有，则确定滤液中一定有Zn（NO3）2，滤渣中一定有Ag;没有任何标注的为可能有，则滤液中可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3，滤渣中可能有Zn、Fe、Cu。

第三步，弱有其他条件再根据条件进行判断标注一定有的物质打“√”，一定没有的物质打“×”，并根据“有强金属单质则无弱金属盐溶液，反之有弱金属盐溶液则无强金属单质”进行进一步判断。

例如：表述“当滤液为蓝色时”，可以判断滤液中一定有Cu（NO3）2进行标注如图6：

由于滤液从强往弱有，较弱的Cu（NO3）2已经有了，则更强的Fe（NO3）2也一定有;标注如图7：

这里根据信息判断滤液中一定有Cu（NO3）2是有关滤液的叙述，因此根据“有弱金属盐溶液则无强金属单质”判断出滤渣中一定没有Zn、Fe，进行标注如图8：

出现“√”一定有，出现“×”一定没有，没有标注的为可能有，判断出：滤液中一定有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、Cu（NO3）2，可能有AgNO3;滤渣中一定有Ag，一定没有Zn、Fe，可能有Cu。

表述“向滤渣中加入盐酸，有气泡产生”，则可以判断滤渣中一定有H前金属，根据第二条线“滤渣从弱往强有”判断H前先有Fe，一定有H前金属则一定有Fe，进行标注如图9：

由于滤渣从弱往强有，较强的Fe已经有了，则较弱的Cu也一定有;标注如图10：

这里根据信息判断滤渣中一定有Fe是有关滤渣的叙述，因此根据“有强金属单质则无弱金属盐溶液”判断出滤液中一定没有Cu（NO3）2 、AgNO3，进行标注如图11：

出现“√”一定有，出现“×”一定没有，没有标注的为可能有，判断出：滤液中一定有Zn（NO3）2，一定没有Cu（NO3）2、AgNO3，可能有Fe（NO3）2;滤渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn。

表述“向滤液中加入KCl溶液，无明显现象”判断出滤液中一定没有AgNO3，根据“金属不在滤液中就在滤渣中”判断出滤渣中一定有Ag，第二步已经进行标注无须再标注，根据“有强金属单质则无弱金属盐溶液，反之有弱金属盐溶液则无强金属单质”，由于Ag已经是最弱金属，则无须进行其他标注，最后标注如图12：

出现“√”一定有，出现“×”一定没有，没有标注的为可能有，判断出：滤液中一定有Zn（NO3）2，一定没有AgNO3，可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2;滤渣中一定有Ag，可能有Zn、Fe、Cu。

（二）部分反应型

把不参加反应的金属排除在外优先分析，剩余金属再按最强最弱划分。后按照“（一）全部反应型”步骤方法进行操作。

例2：将一定量的铁粉加入到向AgNO3、 Cu（NO3）2和Zn（NO3）2的混合溶液中，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。

在此由于Fe的活动性弱于Zn，因此加入的铁粉不与Zn（NO3）2发生反应，将Zn单独分析，滤液中一定有Zn（NO3）2，滤渣中一定没有Zn;此时最强金属变成Fe。标注如图13：

例2：将一定量的锌粉和银粉加入到向 Cu（NO3）2和Fe（NO3）2的混合溶液中，充分反应后过滤，洗涤，得到滤渣和滤液。

在此由于Ag的活动性弱于 Cu、Fe，因此加入的银粉不与Cu（NO3）2和Fe（NO3）2发生反应，将Ag单独分析，滤液中一定没有有AgNO3，滤渣中一定有Ag;此时最弱金属变成Cu。标注如图14：

四、总结

至此，相对复杂的金属与盐溶液发生反应的问题开利用“两个箭头两句话”解决。“两个箭头”即滤液从强往弱有，滤渣从弱往强有;“两句话”即最强金属一定有盐，最弱金属一定有单质。最后注意不发生反应的金属排除在最强最弱金属之外在运用双向线法解决问题;其次金属不在滤液中就在滤渣中。

利用“双向线法”解决金属与盐溶液发生反应的问题，将比较抽闲且复杂的问题变得更加直观化，通过构建一种模型来解决化学问题有利于培养学生的创新精神和时间精神，有利于培养学生正向思维和逆向思维的相互转换，由只是一个方向的单向型逻辑思维模式向可逆的双向型逻辑思维模式转换。

【参考文献】

[1]孫应伦，《建立数轴模型，轻松解决金属与盐溶液发生反应》，云南化工，2017年

[2]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心，《义务教育教科书化学（下）》，人民教育出版社，2012年