“金属与盐溶液反应后成分判断”解法新探

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)㊀４３００３０)
摘㊀要: 混合物中置换反应发生顺序 是初中化学 金属 章节教学中的难点ꎬ相关题型在历次大型考试中常作为难题出现.提出了一种运用 程序化 思路来解决 金属与盐溶液反应后成分判断 问题的方法ꎬ在简化学生解题思维的基础上ꎬ帮助学生提升对化学反应 转化观 的理解.
关键词:解题方法ꎻ金属与盐ꎻ成分判断ꎻ初中化学
中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２１)１１－００８２－０２
收稿日期:２０２１－０１－１５
作者简介:龙晓晖(１９９４.４－)ꎬ男ꎬ本科ꎬ中学二级教师ꎬ从事化学教学研究.
㊀㊀
一㊁什么是 金属与盐溶液反应后成分判
断 问题
㊀㊀金属活动性顺序表是金属化学性质教学中的核心内容ꎬ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ꎬ金属的位置越前ꎬ在水溶液中就越容易失去电子变成离子ꎬ它的活动性就越强ꎻ金属的位置越后ꎬ金属阳离子在水溶液中就越容易获得电子变成原子ꎬ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ꎬ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㊁硝酸银的混合溶液充分反应ꎬ最先反应的是硝酸银ꎬ当硝酸银被消耗完时ꎬ硫酸铜才与锌粉反应.同理ꎬ当多种较活泼金属与一种较不活泼的盐溶液反应时ꎬ最活泼的金属会首先发生置换反应.例如ꎬ在锌粉㊁铝粉㊁铁粉混合物中逐滴滴加硫酸铜溶液ꎬ反应顺序为铝粉ꎬ锌粉ꎬ铁粉.
在考试中ꎬ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ꎬ每一选择支代表某种或某几种特定情况下混合物的状态ꎬ例如以下试题:
例１㊀向含有ＡｇＮＯ３㊁Ｃｕ(ＮＯ３)２的混合溶液中加入
一定量的锌粉ꎬ充分反应后过滤.向滤出的固体中滴加稀盐酸ꎬ没有气体生成.下列结论正确的是(㊀㊀).
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)２Ｄ.滤液中一定没有ＡｇＮＯ３和Ｃｕ(ＮＯ３)２
㊀㊀
二㊁传统解法及其存在的问题
对于此类问题ꎬ传统的解法是 就题论题 ꎬ直接对各
选择支对应情况进行分析ꎬ考虑对应物质的状态逐项排除.如对于以上例子ꎬ通常解法是:
向滤出的固体中滴加稀盐酸ꎬ没有气体生成ꎬ可以知道三者中只有Ｚｎ能和稀盐酸反应生成气体.Ａ正确ꎬ不管剩余条件如何ꎬ只要加入Ｚｎꎬ滤出固体一定有Ａｇꎻ
Ｂ错误ꎬ如果只有Ａｇꎬ一样满足题设ꎻ
Ｃ错误ꎬ如果说Ｚｎ恰好与ＡｇＮＯ３和Ｃｕ(ＮＯ３)２完全反应ꎬ那么滤液中就只含有Ｚｎ(ＮＯ３)２了ꎬ而固体混合物为Ａｇ和Ｃｕꎬ也满足题设ꎻ
Ｄ.错误ꎬ如果Ｚｎ很少ꎬ不足以置换所有的ＡｇＮＯ３ꎬ那么溶液中就会含有ＡｇＮＯ３了.
这样的解法ꎬ对学生思维能力要求非常高ꎬ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ꎬ还要具有缜密的思维ꎬ能够正确分析出每一选择支对应混合物的所有可能状态ꎬ稍有不慎ꎬ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ꎬ未掌握反应发生顺序造成错误的人数极少ꎬ绝大部分是由于没有考虑全面所致ꎬ而且题中所给混合物成分越复杂ꎬ学生正确率越低.因此ꎬ对于这类问题ꎬ长期以来存在 学生难做对ꎬ老师难讲好 的问题.㊀㊀
三㊁ 程序化 解题思路及其优势
在实际教学中笔者发现ꎬ对于此类问题ꎬ分析清楚一
２８
个选项ꎬ常常需要考虑２~３种不同情况ꎬ一道题四个选项全部考虑清楚ꎬ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ꎬ所有情况不过５种ꎬ溶液变为３种ꎬ也不过只有７种不同情况而已.因此ꎬ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ꎬ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ꎬ代表 溶液 与 固体 间的分界
面ꎬＺｎ与ＡｇＮＯ３和Ｃｕ(ＮＯ３)２反应ꎬ最先置换出的是银ꎬ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ꎬＡｇ＋全部沉淀完ꎬ在右边继续写出这种情况
.
图２
之后ꎬＣｕ２＋开始越过界面ꎬ最后Ｚｎ不反应直接进入固体之中ꎬ直线图自动终止ꎬ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ꎬ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ꎬＡ项:所有组中固体都有银ꎬ正确ꎻＢ项:１㊁２组中无Ｃｕꎬ错误ꎻＣ项:４㊁５组中无Ｃｕ(ＮＯ３)２ꎬ错误ꎻＤ项:１组中有ＡｇＮＯ３ꎬ错误.
变式题中若溶液中还有比Ｚｎ活动性更强的金属离子ꎬ则不能跳过Ｚｎ继续越过界面ꎬ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ꎬ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２㊀向ＡｇＮＯ３和Ｃｕ(ＮＯ３)２混合溶液中加入一定量
的Ｚｎ㊁Ｆｅ和Ｃｕ的混合粉末ꎬ充分反应后过滤ꎬ洗涤ꎬ得到滤渣和滤液.下列说法正确的有(㊀㊀).①滤渣中一定有Ａｇꎬ滤液中可能有Ｆｅ(ＮＯ３)２㊁Ｃｕ(ＮＯ３)２㊁ＡｇＮＯ３②当滤液为蓝色时ꎬ滤渣中一定有Ｃｕ㊁Ａｇꎬ一定没有Ｚｎ㊁Ｆｅ
③向滤渣中加入盐酸ꎬ有气泡产生ꎬ则滤渣中一定有Ｆｅ㊁Ｃｕ㊁Ａｇꎬ可能有Ｚｎ
④向滤液中加入ＫＣｌ溶液ꎬ无明显现象ꎬ则滤液中一定有Ｚｎ(ＮＯ３)２ꎬ可能有Ｆｅ(ＮＯ３)２㊁Ｃｕ(ＮＯ３)２ꎬ滤渣中可能有Ｚｎ㊁Ｆｅ㊁Ｃｕ
Ａ.１种㊀
㊀
Ｂ.２种㊀
㊀
Ｃ.３种㊀㊀
Ｄ.４种
分析㊀开始时ꎬ金属混合物全部与ＡｇＮＯ３反应置换
出Ａｇꎬ之后顺次反应.列出图
４:
图４
其中ꎬ从第２组起ꎬ混合物中Ｃｕ直接进入固体ꎬ不再发生置换反应ꎬＦｅ同理.
查表:①正确ꎻ②滤液为蓝色ꎬ考虑情况１~３ꎬ其中１㊁
２组无Ｃｕꎬ错误ꎬ③向滤渣中加入盐酸ꎬ有气泡产生ꎬ考虑情况５~７ꎬ正确ꎻ④根据题意无ＡｇＮＯ３ꎬ考虑情况２~７ꎬ正
确ꎬ故选Ｃ.
按照 程序化 思路ꎬ 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ꎬ整个解题过程只需分析一种初始情况ꎬ其他所有情况可以自动写出ꎬ将学生不能在草稿纸上完成的思维过程减少到最低ꎬ有利于增加该题型的正确率.
实际教学中ꎬ此思路可在初讲专题时即开始向学生渗透ꎬ 溶液 在上ꎬ 金属 在下ꎬ符合实验事实ꎬ易于被学生所理解.讲解此类习题时ꎬ教师可直接在黑板上画出图进行分析ꎬ还可根据此原理做出动态课件ꎬ让讲解过程更加简练清楚.㊀㊀
参考文献:
[１]鲁欣.浅谈金属活动性顺序的探究[Ｊ].中学课程资源ꎬ２０１５(０５):５６.
[责任编辑:季春阳]
３８。