金属与盐溶液反应后成分判断问题的探讨

要想知道金属活动性在强弱上的顺序，最为科学、合理、有效的方法就是看金属单质是否能和盐溶液发生反应，也就是根据金属活动性顺序表：“前金换后金”，即在盐溶液中活动性强的金属能置换活动性弱的金属.所以，根据金属与盐溶液的反应，尤其是牵涉到多种金属的置换反应，能够促使学生的思维能力和分析能力得到极大的提升，而这也成为了考试中考查学生能力的重要考题，在课堂教学中，也成为了教师和学生的一大重难点.下面就如何突破这一教学重难点谈谈笔者的做法.

一、认清反应本质，归纳两个原则

例1在AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量锌粉，充分反应后过滤，得滤渣和滤液.

①若滤液呈无色，则滤渣中一定含有的物质是____(填化学式)；

②若向滤渣中滴加稀盐酸，无明显现象，则滤液中所含溶质的成分可能有____种情况.

分析在这一题中牵涉到了锌、银、铜三种金属.金属活动性为：Zn>H>Cu>Ag，因此，将锌加入到溶液中，能够置换出银和铜两种金属，化学方程式为Zn+2AgNO3Zn(NO3)2+2Ag，Zn+Cu(NO3)2Zn(NO3)2+Cu.若是单质铜单独出现在混合溶液中，并且硝酸银并未充分进行反应，就会出现第三个反应，即Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag，锌又会将新的硝酸铜置换成溶液.循环往复，使得烧杯内充满了复杂的变化.而对初中阶段的化学教学来说，是不会要求这个复杂的过程的，只需要最后的结果.所以，可以不考虑这个过程，总结出下面的两个原则：

1.优先原则.在溶液中加入金属，最为活泼的金属优先形成溶液，通过由强到弱的方式排列金属活动性，最不活泼的金属成为滤渣的概率会不断增长.就上面例题而言，首当其冲的溶质一定是Zn(NO3)2，其次是Cu(NO3)2，最后是AgNO3；而以滤渣成分来说，第一位的是Ag，然后是Cu，最后是Zn.具体如下，在溶液中如果存在溶质，那么非Zn(NO3)2莫属，如果存在两种溶质，那么非Zn(NO3)2与Cu(NO3)2莫属；如果存在三种溶质，那么Zn(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3三者都会出现.滤液的成分只存在这三种可能性，不会出现其他的可能性.假设溶液中的溶质只有Cu(NO3)2因为[Cu(NO3)2的优先度不如Zn(NO3)2，所以这种假设是错误的]；又假设溶液中的溶质只有Zn(NO3)2、AgNO3[因为AgNO3的优先度不如Cu(NO3)2，不可能出现只有AgNO3而没有Cu(NO3)2的情况，所以这种假设也是错误的].同理，Ag一定出现在滤渣的成分中，滤渣的成分就不在详细的叙述了.

2.不共存原则.在同一个容器中，不可能共存活泼金属与不活泼金属离子的盐溶液.比如例1中各物质充分反应后，如果锌粉出现在烧杯的底部，那么Cu(NO3)2或AgNO3绝对不会出现在溶液之中；反之，在溶液中如果还有AgNO3剩余，那么就一定不存在Zn或Cu单质.

二、运用两个原则，解决实际问题

例2将一定量的锌粉和铁粉加入到氯化铜溶液中，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，将少量稀盐酸加入到滤渣中，就会出现气体，那么下列说法正确的是( ).

①在固体中有锌的存在；②铜不会出现在固体中；③在固体中有铁的存在；④在溶质中有氯化锌的存在；⑤氯化亚铁不会出现在溶质中；⑥氯化铜不会出现在溶质中.

A.①③④⑤ B.②④⑥ C.③④⑥ D.③⑤⑥

分析在这一题中分别出现了锌、铁、铜三种金属.金属活动性为：Zn>Fe>H>Cu.则：

(优先反应原则)

充分反应后的滤渣中，一定存在置换后的铜，也有可能存在未反应完的锌和铁.而滤液中，就一定会有ZnCl2，同时还可能存在FeCl2和CuCl2.在此题中还要注意一个实验现象，那就是将盐酸加入到滤渣中会出现气体，也就是说滤渣中除了Cu(Cu与盐酸不能发生反应)，还会存在一种金属，能够与盐酸发生反应并形成气体(即Zn或Fe).故结合优先原则可得出：滤渣中除了Cu外，一定还有Fe，可能会有Zn；再根据不共存原则：滤液中一定有ZnCl2，可能会有FeCl2，一定没有CuCl2.故答案选C.

三、提升训练

下面以2017年云南省昆明市中考化学试卷为例：

练习将一定量镁粉、锌粉的混合物加入到适量硝酸亚铁和硝酸银的混合溶液中，充分反应后，过滤，得到滤渣和滤液，下列说法正确的是____(填序号).

A.滤液中一定有硝酸镁，滤渣中一定有银

B.若滤液为无色，则滤渣中一定有锌

C.取少量滤液，加入氯化钠溶液，无明显现象，则滤渣中一定有铁

D.取少量滤渣，加入过量稀盐酸，产生气泡，则滤渣的组成有3种情况分析

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0627/637.html