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新解“金属与盐溶液的置换反应”论文

发布时间:2024-03-11 14:33:46 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  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.

  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
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  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 .
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  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) .
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  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,教师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 ) 2 ———Cu + 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 .
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  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) .
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  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条件,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.
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  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 .
 
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