巧解金屬與鹽溶液反應(yīng)的探究題

戴勇

在金屬活動(dòng)性順序表中，除非常活潑的金屬外，排在前面的金屬一般可以將位于其后的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來(lái)。本文借用表格法和數(shù)軸法討論金屬與鹽溶液反應(yīng)的三種題型，幫助學(xué)生更好地掌握這方面的知識(shí)，快速、準(zhǔn)確地解決問(wèn)題。

一、一種金屬與一種鹽溶液的反應(yīng)

筆者先出示例題：將一定量的鐵粉放入硫酸銅溶液中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，得到濾渣和濾液。問(wèn)：濾渣和濾液的成分可能有哪些？

對(duì)于這種較為簡(jiǎn)單的反應(yīng)，我們從分析鐵粉的用量入手，分為三種情況去研究。第一種情況是少量鐵粉，未將硫酸銅反應(yīng)完;第二種情況是鐵粉適量，恰好與硫酸銅反應(yīng)完全;第三種情況是鐵粉過(guò)量，將硫酸銅反應(yīng)完全，反應(yīng)后鐵粉有剩余。這種情況采用列表法解答最為直觀。先寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。由此得出規(guī)律：一種金屬與一種鹽溶液反應(yīng)后，濾渣中一定有反應(yīng)后生成的金屬，濾液中一定有反應(yīng)后生成的可溶性鹽。

二、一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng)

例如：向FeCl2、CuCl2、MgCl2的混合溶液中加入一定量的鋅粉，當(dāng)反應(yīng)停止后過(guò)濾，得到濾液和濾渣。筆者采用表格法進(jìn)行教學(xué)（如上表），分成以下三種情況來(lái)說(shuō)明，清晰易懂。

然后，教師出示以下問(wèn)題。

（1）濾渣組成可能有哪幾種情況：①?????? ;②????????? ;③????????? ;……

（2）濾液中一定存在的溶質(zhì)是?????????? ，可能存在的溶質(zhì)有?????????? 。

（3）若鋅粉過(guò)量，向?yàn)V渣中加入稀鹽酸溶液后，反應(yīng)化學(xué)方程式為?????????????? 。

這種較為復(fù)雜的題型，教學(xué)時(shí)可以運(yùn)用“數(shù)軸法”加以分析解決。第一步排序，將題中涉及的幾種金屬按活動(dòng)性由強(qiáng)到弱排序?yàn)镸g>Zn>Fe>Cu;第二步判斷，由金屬的活動(dòng)性判斷哪些反應(yīng)能發(fā)生、哪些反應(yīng)不能發(fā)生，能發(fā)生的先后順序是怎樣的，活動(dòng)性最弱的金屬的鹽先被反應(yīng)完，再與活動(dòng)性第二弱的金屬的鹽反應(yīng)，以此類推。第三步，畫數(shù)軸寫方程式并分析。先畫數(shù)軸（如下圖），將金屬Zn寫在最左邊，把Zn無(wú)法與之反應(yīng)的MgCl2寫在右邊箭頭的最前端，表示Zn無(wú)法觸及MgCl2，Zn右邊第一點(diǎn)處應(yīng)當(dāng)寫先與之反應(yīng)的CuCl2，第二點(diǎn)處才是FeCl2。

這樣的兩點(diǎn)將數(shù)軸分為三個(gè)區(qū)域，從左向右代表了隨著Zn用量的增加反應(yīng)的進(jìn)程。這時(shí)“兩點(diǎn)三區(qū)”五種反應(yīng)情況就十分清晰地展現(xiàn)在我們面前。

第一種情況是Zn量不足，只與部分CuCl2發(fā)生了反應(yīng)，反應(yīng)后的濾渣中只有Cu，濾液的溶質(zhì)中有反應(yīng)生成的ZnCl2和未反應(yīng)完的CuCl2，還有未反應(yīng)的FeCl2、MgCl2。第二種情況，Zn的量恰好只與CuCl2反應(yīng)完，在這個(gè)特殊點(diǎn)處，濾渣中只有Cu，濾液中的溶質(zhì)中有生成的ZnCl2和未反應(yīng)的FeCl2、MgCl2。第三種情況，Zn的量將CuCl2反應(yīng)完后，又與部分FeCl2發(fā)生了反應(yīng)，即反應(yīng)到了第二個(gè)區(qū)域，此時(shí)先后發(fā)生了兩個(gè)反應(yīng)，因此，反應(yīng)后的濾渣中有兩個(gè)反應(yīng)后分別生成的Cu和Fe，濾液中的溶質(zhì)有反應(yīng)生成的ZnCl2、未反應(yīng)完的FeCl2和未參加反應(yīng)的MgCl2。第四種情況，Zn的量恰好將CuCl2和FeCl2均反應(yīng)完，此時(shí)反應(yīng)到了第二個(gè)特殊點(diǎn)處，反應(yīng)后的濾渣中有Cu和Fe，濾液中的溶質(zhì)有反應(yīng)生成的ZnCl2和未參加反應(yīng)的MgCl2。第五種情況，Zn過(guò)量，將CuCl2和FeCl2均反應(yīng)完后尚有剩余，這便到了第三個(gè)區(qū)域的位置，此時(shí)，濾渣中有反應(yīng)后生成的Cu和Fe，還有未反應(yīng)完的Zn，濾液中的溶質(zhì)有反應(yīng)生成的ZnCl2和未參加反應(yīng)的MgCl2。

在分析上述五種反應(yīng)情況的同時(shí)，就在對(duì)應(yīng)區(qū)域和點(diǎn)位下方將濾液、濾渣成分的化學(xué)式記錄下來(lái)。如下圖所示。

教師借助數(shù)軸直觀呈現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程，進(jìn)而總結(jié)規(guī)律：一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng)后，濾渣中一定有已確定發(fā)生了的反應(yīng)所生成的金屬，濾液中也一定有已確定發(fā)生了的反應(yīng)所生成的可溶性鹽和活動(dòng)性最強(qiáng)金屬的可溶性鹽。

三、多種金屬與一種鹽溶液反應(yīng)

筆者出示例題：

向硝酸銀溶液中加入一定量的鋁和鐵的混合粉末，充分反應(yīng)后過(guò)濾，得到濾渣和濾液。以下關(guān)于濾渣和濾液說(shuō)法正確的是（?? ）。

①濾渣中加入稀鹽酸，一定有氣泡產(chǎn)生

②向?yàn)V渣中加入稀鹽酸可能沒(méi)有氣泡產(chǎn)生

③濾渣中一定含有銀可能含有鐵

④向?yàn)V液中加入稀鹽酸，一定有沉淀產(chǎn)生

⑤濾液中不含AgNO3，可能含有Al（NO3）3

A.①③⑤???? B.①④??? C.②③?? D.②④⑤

用數(shù)軸法解析此題時(shí)，關(guān)鍵是要把AgNO3寫在數(shù)軸的最左端，數(shù)軸上的兩點(diǎn)從左向右依次為鋁和鐵，形成“兩點(diǎn)三區(qū)”五種情況去分析，對(duì)問(wèn)題逐一查實(shí)查否，難題很快就能解決，得出本題選C。

（作者單位：老河口市教研室）

責(zé)任編輯? 張敏