龍曉暉

(湖北省武漢市第六十四中學(xué)(漢正校區(qū)) 430030)

一、什么是“金屬與鹽溶液反應(yīng)后成分判斷”問題

金屬活動性順序表是金屬化學(xué)性質(zhì)教學(xué)中的核心內(nèi)容，它反映了不同金屬在水溶液中發(fā)生置換反應(yīng)的難易程度.在金屬活動性順序表中，金屬的位置越前，在水溶液中就越容易失去電子變成離子，它的活動性就越強(qiáng)；金屬的位置越后，金屬陽離子在水溶液中就越容易獲得電子變成原子，它的活動性就越弱.

根據(jù)以上原理可推知：若一種活潑金屬和多種較不活潑金屬的混合鹽溶液反應(yīng)，最不活潑的金屬元素會首先被置換出來.例如將鋅粉逐漸加入硫酸銅、硝酸銀的混合溶液充分反應(yīng)，最先反應(yīng)的是硝酸銀，當(dāng)硝酸銀被消耗完時，硫酸銅才與鋅粉反應(yīng).同理，當(dāng)多種較活潑金屬與一種較不活潑的鹽溶液反應(yīng)時，最活潑的金屬會首先發(fā)生置換反應(yīng).例如，在鋅粉、鋁粉、鐵粉混合物中逐滴滴加硫酸銅溶液，反應(yīng)順序為鋁粉，鋅粉，鐵粉.

在考試中，這類問題常以多項選擇(或選擇“下列說法正確的個數(shù)”)的形式出現(xiàn)，每一選擇支代表某種或某幾種特定情況下混合物的狀態(tài)，例如以下試題：

例1 向含有AgNO3、Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的鋅粉，充分反應(yīng)后過濾.向濾出的固體中滴加稀鹽酸，沒有氣體生成.下列結(jié)論正確的是( ).

A．濾出的固體中一定含有Ag

B．濾出的固體一定是Ag和Cu的混合物

C．濾液中一定有Zn(NO3)2和 Cu(NO3)2

D．濾液中一定沒有AgNO3和Cu(NO3)2

二、傳統(tǒng)解法及其存在的問題

對于此類問題，傳統(tǒng)的解法是“就題論題”，直接對各選擇支對應(yīng)情況進(jìn)行分析，考慮對應(yīng)物質(zhì)的狀態(tài)逐項排除.如對于以上例子，通常解法是：

向濾出的固體中滴加稀鹽酸，沒有氣體生成，可以知道三者中只有Zn能和稀鹽酸反應(yīng)生成氣體.

A正確，不管剩余條件如何，只要加入Zn，濾出固體一定有Ag；

B 錯誤，如果只有Ag，一樣滿足題設(shè)；

C 錯誤，如果說Zn恰好與AgNO3和Cu(NO3)2完全反應(yīng)，那么濾液中就只含有Zn(NO3)2了，而固體混合物為Ag和Cu，也滿足題設(shè)；

D.錯誤，如果Zn很少，不足以置換所有的AgNO3，那么溶液中就會含有AgNO3了.

這樣的解法，對學(xué)生思維能力要求非常高，學(xué)生既要充分理解“混合物中置換反應(yīng)發(fā)生順序”的有關(guān)規(guī)律，還要具有縝密的思維，能夠正確分析出每一選擇支對應(yīng)混合物的所有可能狀態(tài)，稍有不慎，就會做出錯誤判斷.筆者分析了許多化學(xué)成績在普高線及以上層次同學(xué)這類試題錯誤原因，未掌握反應(yīng)發(fā)生順序造成錯誤的人數(shù)極少，絕大部分是由于沒有考慮全面所致，而且題中所給混合物成分越復(fù)雜，學(xué)生正確率越低.因此，對于這類問題，長期以來存在“學(xué)生難做對，老師難講好”的問題.

三、“程序化”解題思路及其優(yōu)勢

在實際教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，對于此類問題，分析清楚一個選項，常常需要考慮2～3種不同情況，一道題四個選項全部考慮清楚，分析各種情況可能多達(dá)十余種.但對于兩種溶液與金屬反應(yīng)，所有情況不過5種，溶液變?yōu)?種，也不過只有7種不同情況而已.因此，事先將所有可能情況全部列出反而可能減少許多思維量.

由于金屬與鹽溶液反應(yīng)過程中先后順序只由金屬活動性決定，只需分析出最開始反應(yīng)情況即可順次寫出所有情況.

這里仍以前文例題為例說明此思路：

首先畫出一條橫線，代表“溶液”與“固體”間的分界面，Zn與AgNO3和Cu(NO3)2反應(yīng)，最先置換出的是銀，將這種情況下所有金屬與鹽溶液按金屬活動性從高到低排列如圖1所示.

圖1

之后，Ag+全部沉淀完，在右邊繼續(xù)寫出這種情況.

圖2

之后，Cu2+開始越過界面，最后Zn不反應(yīng)直接進(jìn)入固體之中，直線圖自動終止，如圖3.

圖3

可以看到整個過程有較明顯的“程序化”特征.不活潑金屬離子按活動性順序依次變?yōu)槌恋?，在列表過程中得到了非常好的體現(xiàn).圖示完成之后對照判斷各選項即可.

查圖示，A項：所有組中固體都有銀，正確；

B項：1、2組中無Cu，錯誤；

C項：4、5組中無Cu(NO3)2，錯誤；

D項：1組中有AgNO3，錯誤.

變式題中若溶液中還有比Zn活動性更強(qiáng)的金屬離子，則不能跳過Zn繼續(xù)越過界面，表格終止.若為一種不活潑金屬鹽溶液與多種金屬混合物反應(yīng)，則活潑金屬依次由固體中越過“分界線”向上進(jìn)入“溶液”.

這一“程序化”思路還可適用于更加復(fù)雜的“幾種金屬放入不同鹽溶液的反應(yīng)”問題.

例2 向AgNO3和 Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe和Cu的混合粉末，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液.下列說法正確的有( ).

①濾渣中一定有Ag，濾液中可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2、AgNO3

②當(dāng)濾液為藍(lán)色時，濾渣中一定有Cu、Ag，一定沒有Zn、Fe

③向濾渣中加入鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，則濾渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn

④向濾液中加入KCl溶液，無明顯現(xiàn)象，則濾液中一定有Zn(NO3)2，可能有Fe(NO3)2、Cu(NO3)2，濾渣中可能有Zn、Fe、Cu

A. 1種 B. 2種 C. 3種 D. 4種

分析開始時，金屬混合物全部與AgNO3反應(yīng)置換出Ag，之后順次反應(yīng).列出圖4：

圖4

其中，從第2組起，混合物中Cu直接進(jìn)入固體，不再發(fā)生置換反應(yīng)，F(xiàn)e同理.

查表：①正確；②濾液為藍(lán)色，考慮情況1～3，其中1、2組無Cu，錯誤，③向濾渣中加入鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，考慮情況5～7，正確；④根據(jù)題意無AgNO3，考慮情況2～7，正確，故選C.

按照“程序化”思路，“金屬與鹽溶液反應(yīng)后成分判斷”問題就可以被簡化為“列圖-查圖”兩步過程，整個解題過程只需分析一種初始情況，其他所有情況可以自動寫出，將學(xué)生不能在草稿紙上完成的思維過程減少到最低，有利于增加該題型的正確率.

實際教學(xué)中，此思路可在初講專題時即開始向?qū)W生滲透，“溶液”在上，“金屬”在下，符合實驗事實，易于被學(xué)生所理解.講解此類習(xí)題時，教師可直接在黑板上畫出圖進(jìn)行分析，還可根據(jù)此原理做出動態(tài)課件，讓講解過程更加簡練清楚.