雙向線法，解決金屬與鹽溶液反應(yīng)問題

楊春瓊

摘要：金屬與鹽溶液的反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)后的金屬單質(zhì)即濾渣和鹽溶液即濾液的成分進(jìn)行分析歸納的問題，是九年級(jí)化學(xué)的一個(gè)重難點(diǎn)，是學(xué)生一直比較困惑的問題，也是學(xué)生很難找到突破口進(jìn)行解決的問題，或者分析起來比較復(fù)雜。通過帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行分析原理總結(jié)出兩個(gè)箭頭兩句話輕松解決此類問題，把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、直觀化。

關(guān)鍵詞：雙向線;兩個(gè)重點(diǎn);濾液;濾渣

九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中，有關(guān)金屬與鹽溶液反應(yīng)的問題是學(xué)生學(xué)習(xí)中的一個(gè)重難點(diǎn)，也是近幾年“學(xué)業(yè)水平考試”中的一個(gè)易考點(diǎn)，但是通過講解和分析學(xué)生覺得比較復(fù)雜同時(shí)難以掌握，看過孫應(yīng)倫老師的《建立數(shù)軸模型，輕松解決金屬與鹽溶液反應(yīng)》后有所啟發(fā)。

一、引領(lǐng)啟發(fā)理解反應(yīng)原理

先理解金屬與鹽溶液反應(yīng)的原理為強(qiáng)金屬將弱金屬從其鹽溶液中置換出來，這里的金屬強(qiáng)弱根據(jù)金屬活動(dòng)性順序劃分，即K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱。其中的金屬單質(zhì)為濾渣，鹽溶液為濾液。在反應(yīng)完成后存在著三種反應(yīng)情況：（1）金屬反應(yīng)完鹽溶液過量，（2）金屬過量鹽溶液反應(yīng)完，（3）恰好完全反應(yīng);但是不管哪種情況反應(yīng)后的生成物一定都有。例如將一定量的鎂加入硝酸銅溶液中充分反應(yīng)后的情況為：（1）鎂反應(yīng)完硝酸銅過量，則濾渣中一定有銅，一定沒有鎂;濾液中一定有硝酸鎂和硝酸銅。（2）鎂過量硝酸銅反應(yīng)完，則濾渣中一定有鎂和銅，濾液中一定有硝酸鎂，一定沒有硝酸銅。（3）恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)物都反應(yīng)完，生成物都有，則濾渣中一定有銅一定沒有鎂，濾液中一定有硝酸鎂，一定沒有硝酸銅。

化學(xué)方程式：

當(dāng)多種金屬和多種鹽反應(yīng)時(shí)還需考慮反應(yīng)的順序，最強(qiáng)金屬優(yōu)先與活動(dòng)性最弱金屬的鹽溶液發(fā)生反應(yīng)。直到其中一種反應(yīng)完才進(jìn)行下一步反應(yīng)。例如一定量鎂粉加入硝酸亞鐵和硝酸銅的混合溶液中，鎂先把銅置換出來，若完全反應(yīng)后鎂還有剩余則再進(jìn)行下一步的反應(yīng)，置換出鐵。

化學(xué)方程式：

先反應(yīng)：

后反應(yīng)：

利用表格介紹使同學(xué)先了解為什么會(huì)有濾液中一定有某種物質(zhì)，可能有某種物質(zhì)，濾渣中一定有某種物質(zhì)，可能有某種物質(zhì)，讓學(xué)生先對(duì)此種問題有初步了解，但是不用掌握。如表1內(nèi)容。

二、構(gòu)建雙向線解題法

通過上述表格使學(xué)生對(duì)濾液濾渣中的物質(zhì)和對(duì)應(yīng)對(duì)問題有了認(rèn)識(shí)和了解，接下來引導(dǎo)學(xué)生通過表1觀察總結(jié)構(gòu)建雙向線解題思路。

（一）排序

按照金屬活動(dòng)性順序?qū)㈩}目所涉及的金屬排列出來，由于問題經(jīng)常涉及向?yàn)V渣中加入稀鹽酸或者稀硫酸，則排列時(shí)建議將氫元素排進(jìn)去。如圖1：

（二）第一條線構(gòu)建

根據(jù)表1總結(jié)出濾液形成規(guī)律，濾液成份的規(guī)律為先有活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬鹽溶液，逐步向活動(dòng)性較弱的金屬鹽溶液過渡，即金屬鹽溶液濾液從強(qiáng)往弱有。如圖2

（三）第二條線構(gòu)建

根據(jù)表1總結(jié)出濾渣形成規(guī)律，濾渣成份的規(guī)律為先有活動(dòng)性較弱的金屬，逐步向活動(dòng)性較強(qiáng)金屬過渡，即金屬單質(zhì)濾渣從弱往強(qiáng)有。如圖3

（四）第一個(gè)重點(diǎn)

根據(jù)表1總結(jié)出第一個(gè)重點(diǎn)即第一句話，最強(qiáng)金屬一定有鹽溶液，最弱金屬一定有金屬單質(zhì)，簡(jiǎn)單記憶為最強(qiáng)一定有濾液最弱一定有濾渣。但是注意運(yùn)用這句話時(shí)要把不參加反應(yīng)的金屬排除在外優(yōu)先分析，剩余金屬再按最強(qiáng)最弱劃分。例如將一定量鐵粉加入硝酸鎂、硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中，涉及四種金屬活動(dòng)性最強(qiáng)為鎂，但是加入的時(shí)鐵粉活動(dòng)性沒有鎂強(qiáng)不能將鎂置換出來，因此硝酸鎂不參加反應(yīng)則濾渣中一定沒有鎂，濾液中一定有硝酸鎂，排出活動(dòng)性順序后排除鎂最強(qiáng)金屬為鐵。

（五）第二個(gè)重點(diǎn)

根據(jù)表1總結(jié)出第二個(gè)重點(diǎn)即第二句話，有強(qiáng)金屬單質(zhì)則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強(qiáng)金屬單質(zhì)。

（六）配以“√、×”作為標(biāo)記

根據(jù)給以信息判斷有或者沒有的物質(zhì)再根據(jù)上述方法將一定有的物質(zhì)打“√”，一定沒有的物質(zhì)打“×”最后沒有任何標(biāo)示的物質(zhì)為可能有。注意，根據(jù)質(zhì)量守恒定律一種金屬不可能憑空消失，判斷出一定沒有一種金屬的鹽溶液則這種金屬一定以金屬單質(zhì)形式存在，反之也成立，即金屬不在濾液中就在濾渣中。

三、雙向線解題法的運(yùn)用

（一）全部反應(yīng)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，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

雙向線法運(yùn)用，第一步，找到所涉及金屬根據(jù)金屬活動(dòng)性順序排出順序，并根據(jù)雙向線構(gòu)建原則，濾液從強(qiáng)往弱有，濾渣從弱往強(qiáng)有構(gòu)建雙向線如圖4：

第二步，根據(jù)第一個(gè)重點(diǎn)“最強(qiáng)一定有鹽，最弱一定有金屬單質(zhì)”，標(biāo)注如圖5：

根據(jù)標(biāo)注有“√”為一定有，則確定濾液中一定有Zn（NO3）2，濾渣中一定有Ag;沒有任何標(biāo)注的為可能有，則濾液中可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3，濾渣中可能有Zn、Fe、Cu。

第三步，弱有其他條件再根據(jù)條件進(jìn)行判斷標(biāo)注一定有的物質(zhì)打“√”，一定沒有的物質(zhì)打“×”，并根據(jù)“有強(qiáng)金屬單質(zhì)則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強(qiáng)金屬單質(zhì)”進(jìn)行進(jìn)一步判斷。

例如：表述“當(dāng)濾液為藍(lán)色時(shí)”，可以判斷濾液中一定有Cu（NO3）2進(jìn)行標(biāo)注如圖6：

由于濾液從強(qiáng)往弱有，較弱的Cu（NO3）2已經(jīng)有了，則更強(qiáng)的Fe（NO3）2也一定有;標(biāo)注如圖7：

這里根據(jù)信息判斷濾液中一定有Cu（NO3）2是有關(guān)濾液的敘述，因此根據(jù)“有弱金屬鹽溶液則無強(qiáng)金屬單質(zhì)”判斷出濾渣中一定沒有Zn、Fe，進(jìn)行標(biāo)注如圖8：

出現(xiàn)“√”一定有，出現(xiàn)“×”一定沒有，沒有標(biāo)注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、Cu（NO3）2，可能有AgNO3;濾渣中一定有Ag，一定沒有Zn、Fe，可能有Cu。

表述“向?yàn)V渣中加入鹽酸，有氣泡產(chǎn)生”，則可以判斷濾渣中一定有H前金屬，根據(jù)第二條線“濾渣從弱往強(qiáng)有”判斷H前先有Fe，一定有H前金屬則一定有Fe，進(jìn)行標(biāo)注如圖9：

由于濾渣從弱往強(qiáng)有，較強(qiáng)的Fe已經(jīng)有了，則較弱的Cu也一定有;標(biāo)注如圖10：

這里根據(jù)信息判斷濾渣中一定有Fe是有關(guān)濾渣的敘述，因此根據(jù)“有強(qiáng)金屬單質(zhì)則無弱金屬鹽溶液”判斷出濾液中一定沒有Cu（NO3）2 、AgNO3，進(jìn)行標(biāo)注如圖11：

出現(xiàn)“√”一定有，出現(xiàn)“×”一定沒有，沒有標(biāo)注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2，一定沒有Cu（NO3）2、AgNO3，可能有Fe（NO3）2;濾渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn。

表述“向?yàn)V液中加入KCl溶液，無明顯現(xiàn)象”判斷出濾液中一定沒有AgNO3，根據(jù)“金屬不在濾液中就在濾渣中”判斷出濾渣中一定有Ag，第二步已經(jīng)進(jìn)行標(biāo)注無須再標(biāo)注，根據(jù)“有強(qiáng)金屬單質(zhì)則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強(qiáng)金屬單質(zhì)”，由于Ag已經(jīng)是最弱金屬，則無須進(jìn)行其他標(biāo)注，最后標(biāo)注如圖12：

出現(xiàn)“√”一定有，出現(xiàn)“×”一定沒有，沒有標(biāo)注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2，一定沒有AgNO3，可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2;濾渣中一定有Ag，可能有Zn、Fe、Cu。

（二）部分反應(yīng)型

把不參加反應(yīng)的金屬排除在外優(yōu)先分析，剩余金屬再按最強(qiáng)最弱劃分。后按照“（一）全部反應(yīng)型”步驟方法進(jìn)行操作。

例2：將一定量的鐵粉加入到向AgNO3、 Cu（NO3）2和Zn（NO3）2的混合溶液中，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

在此由于Fe的活動(dòng)性弱于Zn，因此加入的鐵粉不與Zn（NO3）2發(fā)生反應(yīng)，將Zn單獨(dú)分析，濾液中一定有Zn（NO3）2，濾渣中一定沒有Zn;此時(shí)最強(qiáng)金屬變成Fe。標(biāo)注如圖13：

例2：將一定量的鋅粉和銀粉加入到向 Cu（NO3）2和Fe（NO3）2的混合溶液中，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

在此由于Ag的活動(dòng)性弱于 Cu、Fe，因此加入的銀粉不與Cu（NO3）2和Fe（NO3）2發(fā)生反應(yīng)，將Ag單獨(dú)分析，濾液中一定沒有有AgNO3，濾渣中一定有Ag;此時(shí)最弱金屬變成Cu。標(biāo)注如圖14：

四、總結(jié)

至此，相對(duì)復(fù)雜的金屬與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)的問題開利用“兩個(gè)箭頭兩句話”解決。“兩個(gè)箭頭”即濾液從強(qiáng)往弱有，濾渣從弱往強(qiáng)有;“兩句話”即最強(qiáng)金屬一定有鹽，最弱金屬一定有單質(zhì)。最后注意不發(fā)生反應(yīng)的金屬排除在最強(qiáng)最弱金屬之外在運(yùn)用雙向線法解決問題;其次金屬不在濾液中就在濾渣中。

利用“雙向線法”解決金屬與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)的問題，將比較抽閑且復(fù)雜的問題變得更加直觀化，通過構(gòu)建一種模型來解決化學(xué)問題有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和時(shí)間精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生正向思維和逆向思維的相互轉(zhuǎn)換，由只是一個(gè)方向的單向型邏輯思維模式向可逆的雙向型邏輯思維模式轉(zhuǎn)換。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫應(yīng)倫，《建立數(shù)軸模型，輕松解決金屬與鹽溶液發(fā)生反應(yīng)》，云南化工，2017年

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心，《義務(wù)教育教科書化學(xué)（下）》，人民教育出版社，2012年