金属与盐溶液间的置换反应专题复习

解析金属与盐溶液间的置换反应专题复习

金属与盐溶液混合后能否发生置换反应的判断、分析是初中化学的难点，学生在解决此类问题时很容易出错，其实，解决这类题目是有规律的。

一、理解内涵

金属活动性顺序的内容：

我们已经知道：

金属与盐溶液间的置换反应是较活泼的金属可置换较不活泼的金属；盐类必须溶于水，故只有可溶性盐的水溶液才会与金属反应。根据金属活动性顺序，只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来，也就是说：前面的金属单质与后面的金属离子不能共存于溶液中，常见反应有：

Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

值得注意的是极活泼的金属（钾、钠、钡、钙等）常温下与水剧烈反应，因此它们不能置换出盐溶液中的金属。例如，金属钠与硫酸铜溶液反应时，钠首先与水反应生成氢气和氢氧化钠，然后氢氧化钠又与硫酸铜发生复分解反应：

2Na+2H2O+CuSO4 = Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑

2NaOH + CuSO4 = Na2SO4+Cu(OH)2↓

二、熟记条件

金属与盐溶液发生置换反应的条件是：（1）金属的位置：只有排在前面的金属才能把后面的金属从其盐溶液中置换出来；（2）特殊性：由于钾、钙、钠的化学性质非常活泼，在盐溶液中它们会首先与水反应生成相应的碱和氢气，因而不会置换出盐中的金属；（3）盐必须溶于水；（4）铁与盐溶液反应时生成+2价的亚铁盐，金属与铁盐反应时要用+2价的亚铁盐。

三、灵活运用

在实际的应用中我们会发现在金属与盐溶液反应中,包括了这样2类反应.1.多种金属与一种盐溶液反应;2.一种金属与多种盐溶液反应。但是无论其中哪一种反应,都遵循这样一条规律:金属活动性相差越大,它们间的置换反应越易发生。

1、一种金属与多种盐溶液反应

例题1：在KNO3、Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定量的Zn粉，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，则滤液中一定有，一定没有，可能有；滤渣中一定有，一定没有，可能有。

分析：首先把几种金属按金属活动性由强到弱顺序排列：K、Zn、Cu、Ag，锌粉先置换金属活动性最弱的金属，即Ag，只有把它全部置换出来以后才能置换第二弱的金属，依次类推。因此，金属活动性越弱的金属越先存在于滤纸上，金属活动性越强的金属越先保存在滤液中。而Zn的活动性弱于K,所以不会有K被置换出来，故在滤液中只要有AgNO3存在就一定会存在KNO3、Zn(NO3)2、Cu(NO3)2。则：滤液中一定有KNO3ZnNO3)2，一定没有\ ，可能有Cu(NO3)2、AgNO3；滤渣中一定有Ag ，一定没有K ，可能有Cu、Zn 。

在实际的应用中我们可分别取滤渣或滤液进行实验，来推断其成分，具体情况如下：

①滤渣+盐酸产生气泡

滤液中：一定有：KNO3 Zn(NO3)2可能有：\ 一定无：Cu(NO3)2、AgNO3

滤渣中：一定有：Zn、Cu、Ag 可能有：\ 一定无：K

②滤渣+盐酸不产生气泡

滤液中：一定有：KNO3 Zn(NO3)2可能有：Cu(NO3)2、AgNO3一定无：\

滤渣中：一定有：Ag 可能有：Cu 一定无：K 、Zn

③滤渣+盐酸产生沉淀

滤液中：一定有：KNO3、Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3可能有：\ 一定无：\

滤渣中：一定有：Ag 可能有：\ 一定无：K、Zn、Cu

④滤渣+盐酸无沉淀

滤液中：一定有：KNO3、Zn(NO3)2可能有：Cu(NO3)2一定无：AgNO3

滤渣中：一定有：Ag 可能有：Cu 一定无：K 、Zn

⑤滤液为蓝色

滤液中：一定有：KNO3、Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、可能有：AgNO3 一定无：\3

滤渣中：一定有：Ag 可能有：Cu 一定无：K、Zn、

⑥滤液为无色

滤液中：一定有：KNO3、Zn(NO3)2可能有：\ 一定无：Cu(NO3)2、AgNO3

滤渣中：一定有：Ag 、Cu 可能有：Zn 一定无：K

2、多种金属与一种盐反

例题2：实验课上，老师把一小包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液。老师让同学们对滤液的组成进行探究。

(1)同学们对滤液中所含的溶质做出了多种猜想，其中有两种猜想可能成立，这两种猜想是：

①溶质为________________；

②溶质为________________。

(2)请你设计实验来验证这两种猜想。

分析：将Zn、Cu放入AgNO3溶液中后，Zn、Cu 的金属活动性均强于Ag而Zn的活动性最强,故一定存在的反应是Zn+2AgNO3=2Ag+Zn（NO3)2故所以反应后的溶液中一定含有Zn（NO3)2；可能存在的反应是Zn+Cu(NO3 )2=Cu+Zn（NO3)2和Cu +2AgNO3=2Ag+Cu（NO3)2。而反应后的

溶液为蓝色，故在溶液中还一定含有Cu（NO3)2，溶液中是否含有AgNO3无法确定。所以滤液中所含的溶质只有下面两种可能：

①溶质为_ Zn（NO3)2_、Cu(NO3 )2____________；

②溶质为Zn（NO3)2 、Cu(NO3 )2 、AgNO3 。

只要我们验证滤液中是否有AgNO3，就能验证这两种猜想，鉴别的方法有多种，我们常用的是：取待测溶液与试管中，滴加稀盐酸若有白色沉淀生成，则为②，若无明显变化，则为①。

四：形成规律

经过以上讨论我们可以看出:金属活动性相差越大,金属与盐溶液间的置换反应就越易发生。

不同金属与盐溶液反应时，活动性强的金属先与盐溶液反应；同一金属与不同的盐溶液反应时，该金属先与活动性较弱的金属所组成的盐反应，也就是说：金属在和盐溶液反应时，总是最先置换活动性最弱的金属离子，因此在过滤后所得的滤渣中一定含有最不活泼的金属，而在滤液中，一定会存在最活泼金属的离子。

金属与盐溶液的优先置换原理

若某一溶液中同时含有多种金属离子，则加入一种金属时，优先置换出金属活动性弱的金属的离子。

〖例1〗、在盛有AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液的试管中，加入一定量的锌粉充分反应，试管底部有少量固体存在。过滤，向滤液中加稀盐酸，产生白色沉淀，滤渣是（）

A. Cu

B. Ag

C. Zn和Ag

D. Zn和Cu

［分析］：由于金属的金属活动性顺序是Cu＞Ag，因而加入的锌粉优先与AgNO3反应，只有AgNO3完全反应后，锌粉才能与Cu(NO3)2反应，否则不反应。“向滤液中加稀盐酸，产生白色沉淀”说明溶液中的AgNO3尚未反应完，故Cu(NO3)2不可能反应，证明锌量不足，所以滤渣的成分应选B。

〖例2〗、向含AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合液中，加入一些铁粉，待反应完成后过滤，下列情况是可能存在的是（）

A.滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+

B.滤纸上有Ag 、Cu，滤液中有Ag+、Zn2+、Fe2+

C.滤纸上有Ag、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+

D.滤纸上有Ag、Zn、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+

［分析］：铁粉加入混合液中，可能发生的反应有：Fe＋2AgNO3＝Fe(NO3)2＋2Ag

①；Fe＋2Cu(NO3)2＝Fe(NO3)2＋Cu ②，根据溶液中的优先置换原理，反应①优先于反应

②进行。因此，A选项中，滤液中有Ag+证明反应①未完成，自然反应②还未进行，正确；B选项中，滤纸上已经有Cu，说明反应②已经发生或已经完全发生，则反应①应完全反应，滤液中不可能有Ag+，不正确；C选项中，滤纸上有Fe，说明反应①②都已完全，但滤纸上没有Cu，不正确；D选项中，滤纸上由Zn，不正确。

【练习】

1.将铁粉加到一定量的AgNO3 、Cu(NO3)2的混合溶液中,等充分反应后过滤，向滤渣中加入稀盐酸，没有气体产生。则滤渣含有的物质可能是（）

A、铜

B、银

C、铜和银

D、铁、铜、银