新解“金属与盐溶液的置换反应”

摘 要：“金属的化学性质”是初中化学第八单元的核心内容.金属与盐溶液的化学反应，是金属化学性质的重要体现，因此在各个大型考试中必然出现，但题目的难度较大.在教学中，学生的解题方法大多是按一定的“程序”，即将反应的各种情况一一罗列出来，解题过程繁琐.现尝试提出新的解题方法，旨在于响应“双减”政策，减轻学生的课业负担.

关键词：解题；金属；盐溶液；初中化学

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1008-0333（2023）17-0113-03

收稿日期：2023-03-15

作者简介：张欣（1983-），女，湖北省武汉人，本科，中学一级教师，从事初中化学教学研究.

1 金属与盐溶液的化学反应

金属的化学性质包括金属与氧气反应、金属与酸溶液的反应、金属与盐溶液的反应.金属与酸溶液的反应、金属与盐溶液的反应在基本反应类型上均属于置换反应，但金属与盐溶液的反应则因其多样性更能考查学生能力，故而频繁出现在各大考试中.在日常教学中，将课本内容简化为活动性强的金属可以置换出活动性弱的金属，学生在单一反应的题目中均有较高的正确率.但近年来的考试中会涉及到多个反应，解题时还需同时考虑反应顺序的问题，因此成为考试中的难点.在多个反应中，最活泼的金属会最先将最不活泼的金属置换出来.同样，如果将活动性不同的几种金属加入到一种盐溶液中，最活泼的金属会先发生反应.学生在教学中会按照上述结论将解题程序化.以下举两个例子，分别对应一种金属两种盐和两种金属一种盐的反应。

例题1 在Fe（NO₃）₂、Cu（NO₃）₂的混合溶液中投入一定量的锌粉，充分反应后得到滤渣和滤液.关于滤渣和滤液的下列说法中，正确的是（）.

A．滤渣中一定有铜和铁

B．滤渣中一定有铜，可能有铁

C．滤液中一定为浅绿色

D．滤液中不可能有三种溶质

例题2 将一定质量的Al和Fe的混合粉末加入AgNO₃溶液中，充分反应后得到滤渣和滤液.关于该滤渣和滤液的下列几种说法中，正确的是（）.

A.在滤渣中加入稀硫酸，一定有气泡产生

B.滤渣中一定含有Ag

C.在滤液中加入稀盐酸，一定有白色沉淀产生

D.滤液中一定含有Fe（NO₃）₂和Al（NO₃）₃，一定不含AgNO₃

2 教学常见解法

例题1中由于锌粉的量为“一定量”，在化学上包括有少量、适量、过量的几种情况，因此对于此类问题，在以往听课的过程中，教师教授学生根据盐溶液中的金属的活泼程度按从小到大排列（考虑反应的先后顺序），然后根据各自的量对各自的滤渣和滤液进行罗列，最后按照结果将题目的选项一一比对.如对于以上例题，通常解法见表1.

A.错误.滤渣中不一定有铁，如情况Ⅰ、Ⅱ；B.正确；C.错误.滤液可能为无色，如情况Ⅳ、Ⅴ;

D.错误，如情况Ⅰ.

而对于例题2将金属按活泼程度排列，与盐溶液反应（见表2）.

A.只有在滤渣中存在活泼金属的情况下，加入酸溶液才可能会产生气泡，而情况Ⅳ、Ⅴ在滤渣中加入酸溶液均不可能产生气泡，错误；B.正确；

C.只有在溶液中存在有硝酸银时，加入稀盐酸才可能产生沉淀，而只有情况Ⅴ才符合，错误;

D.看分析，滤液中的溶质一定含有Al（NO₃）₃，其余两种均为可能产生，错误.

从上述过程可以看出这样的解法，除了要掌握多个置换反应发生的先后顺序规律外，还要能够正确分析出每一种情况对应的滤渣滤液情况，这对于优生问题不大，因为他们理解到位，基础扎实，思路清晰；但对于大部分普通学生而言，无论是作业中还是考试中，都需要花费较多的时间，影响学生的成绩.在实际的教学过程中，教師也发现这类学生往往会有“听得懂，不会做”的困惑.

3 新的解题思路

在现在的考试中，也已经不满足于一种金属、两种盐的情况，出现了多种金属与多种盐反应的情况，且题目通常描述为“一定量”（如上述例题），因此一一罗列的情况会更加复杂.已知金属反应的先后顺序由金属的活动性顺序决定，可以引导学生仔细想想为什么题目中滤渣和滤液的成分有“一定”“可能”的区别呢？通过对上述解题的图表分析出某些物质一定存在，这是因为某个反应确定发生了，那么该反应的产物一定会存在于相应的滤渣或滤液中，但其反应物是否发生完全，无法确定（但两种反应物不能同时存在）；而某些反应无法判断其是否发生，则该反应的产物只能是可能存在于相应的滤渣或滤液中（发生了就存在，不发生就不存在）.

这里仍以前文例题为例说明此思路：

例题1整个反应涉及三种金属，其金属的活动性顺序排列为Zn>Fe>Cu，

所以无论金属量多量少，一定发生的化学反应是：

Zn+Cu（NO₃）======₂Cu+Zn（NO₃）₂

因此在滤渣里一定有金属Cu，滤液里一定有Zn（NO₃）₂.

而锌是否与硝酸亚铁反应不确定，其产物铁可能存在于滤渣中，则对于反应后滤渣滤液的成分判断见表3.

因此，例题1中只有选项B正确.

通过观察能发现，错误的选项在设置上主要是将因为无法判断是否发生反应而不能确定的物质描述为一定存在，或将能确定发生了反应一定存在的物质描述为可能存在，根据以上的方法，这个题目的解题过程就会相当地简单快速.

对于例题2中的两种金属与一种盐反应的情况也同样适用.

例题2中同样涉及三种金属，其金属的活动性顺序为Al>Fe>Ag，

因此在过程中一定发生的化学反应为：

Al+3AgNO₃=======3Ag+Al（NO₃）₃

由上述反应可以得出在滤渣中一定含有Ag，而在滤液里一定有Al（NO₃）₃（见表4）.

A.滤渣中有活泼金属加酸才可能有气泡，而铝和铁只是可能存在，错误；B.正确；C.AgNO₃只是可能存在，因此只能说可能产生沉淀，说法错误；

D.滤液中能确定一定存在的只有硝酸铝，说法错误.

无需列举所有情况，只需根据活动性顺序就可以解题.对于更复杂的情况，例如前文中提到多种金属与多种盐的反应，如果用原有的方法，因为反应多，几乎罗列所有情况.

例题3

某废液中含有硝酸铜和硝酸银，向该废液中加入一定量的锌粉与铝粉，充分反应得到滤渣和滤液，关于滤渣与滤液的下列说法中正确的是（）.

A．若滤液为无色，则滤液中可能含有三种溶质

B．若向滤液中滴加氯化钠溶液产生白色沉淀，则滤渣可能是混合物

C．若滤渣中含有三种金属组成，则滤液可能呈蓝色

D．若向滤渣中滴加稀硫酸无气泡冒出，则滤液中可能含有两种阳离子

如何按新的方法解题呢？先按上述解法：

整个反应涉及四种金属，其金属的活动性顺序为Al>Zn>Fe>Cu，

所以在整个过程中一定发生的一个反应是：

Al+3AgNO₃======3Ag+Al（NO₃）₃

即无论金属量多量少，该反应一定是发生了，因此在滤渣里一定有Ag，滤液里一定有Al（NO₃）₃.

但选项中还包括了新的條件，如A选项中溶液的颜色等.新的条件给出的目的是为了说明还有哪些反应是确实发生了，发生到了哪个程度，或者哪些物质是还没有反应.

如选项A中描述滤液为无色，说明溶液中的硝酸铜也已经完全发生了反应，硝酸银也已经反应完，则滤液中一定没有硝酸铜和硝酸银，一定有硝酸铝，而其他物质无法确定，故滤液中最多含有硝酸铝和硝酸锌两种物质.

选项B中向滤液中滴加氯化钠溶液产生白色沉淀，说明滤液中还有硝酸银剩余，则说明能与硝酸银反应的金属都已经反应完全，且硝酸铜没有发生反应，因此固体中只有银，是一种纯净物，错误.

选项C若滤渣由三种金属组成，根据活动性顺序，出现的金属为银、铜和锌.活泼金属锌剩余，说明硫酸铜已经完全与锌发生了反应，故溶液不可能为蓝色，错误.

选项D若向滤渣中滴加稀硫酸无气泡冒出，说明活泼金属均已反应完，再根据前面提示可知滤渣中一定有银，可能有铜，一定没有锌和铝，滤液中一定有硝酸铝和硝酸锌，其余成分均为可能存在，溶溶液中阳离子可能含两种或更多，正确.

4 方法总结

该方法要求首先理解金属的活动性顺序，然后根据活动性顺序判断一定发生的反应，则可以首先推出一定有的滤渣和滤液成分，其余成分均为可能含有，避免多次列举耗费时间；若题目有更多的条件，则同样根据题目给定的条件来判断一定发生的反应还有哪些，再考虑一定有的滤渣和滤液成分，而对于无法判断的反应，其滤渣和滤液成分只能表述为可能存在.简化解题的步骤，避免学生机械化地重复模仿，将更多地思考还给学生，使学生能真正理解金属的活动性顺序对于反应顺序的影响，促进学生对化学知识的理解和思考，提升学生的解题效率.

参考文献：

［1］张春霞.金属与盐溶液反应类型题目的解题技巧[J].数理化学习（初中版），2013（04）：49-50.

[2] 鲁欣.浅谈金属活动性顺序的探究[J].中学课程资源，2015（05）：56．

[3] 龙晓辉.“金属与盐溶液反应后成分判断”解法新探[J].数理化解题研究，2021（11）：82-83.

［责任编辑：季春阳］