金属和盐溶液的反应浅析

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  金属和盐溶液的反应既是初中化学金属部分的学习重点,又是常见的盐的化学性质部分的重点,所以在化学中的地位比较突出,而且为以后高中部分的学习可以奠定比较坚实的基础。在学习金属和盐溶液的反应时要注意以下几点:
  第一,排在金属活动顺序表中前面的金属才能把位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来例如:铁和硫酸铜溶液的反应在古代称为“曾青得铁则化为铜”。用金属和盐溶液发生置换反应时一般不能用很活泼的K、Ca、Na等,因为这些金属常温下和水发生反应,而不能置换出盐溶液里的金属。如:把钠放入CuSO4溶液中:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
  第二,所用的盐必须能形成溶液才能发生反应,例如:铜和硝酸银溶液能反应而铜和氯化银则不发生反应。
  第三,当一种金属和两种盐溶液同时混合时,则需要考虑两种盐溶液中金属的活动性强弱。先和活动性最弱的金属的盐溶液先进行置换反应,这时候根据金属量的不同,所得固体和滤液的成分也不同。例如:将金属镁放入硝酸铜和硝酸银的混合溶液中时,根据金属镁的量的不同,有以下几种情况:①镁只能和部分硝酸银反应,过滤后滤纸上只有金属银而滤液中既有剩余的硝酸银又有未反应的硝酸铜,还有生成的硝酸镁。②镁和硝酸银恰好完全反应,则此时滤纸上只有金属银,滤液中有未反应的硝酸铜又有生成的硝酸镁③镁和硝酸银完全反应后又和部分硝酸铜反应,此时滤纸上有两种金属,银和铜,而滤液中存在硝酸铜和硝酸镁。④金属镁和硝酸银、硝酸铜恰好均反应完,此时滤出的固体中含有银和铜而滤液中只有硝酸镁。⑤镁过量时,硝酸银、硝酸铜完全反应后仍有剩余,则滤出的固体中含有银、铜和镁,滤液中只有硝酸镁。但一定不会出现硝酸银未反应完,而硝酸铜已反应的情况。
  此类习题在历届各省中考试题中出现的频率较高,同时又是一类难度相对较大的试题,是考生容易失分的地方。下面是有关此类反应的习题:
  例1、(2007年天津)某溶液中仅含有AgNO3和Cu(NO3)2两种溶质,某校课外活动小组的同学将溶液分成A、B、C三份,各加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,洗涤,分别得到滤渣和滤液。①若将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生,则其滤液中的溶质是。②若将B得到的滤渣加入到稀盐酸中没有气泡产生,则此滤渣中一定有 。③若向C得到的滤渣中加入稀盐酸,有白色沉淀生成,则此滤液中含有的溶质是 。
  分析:①中一定是铁过量,必定将和Cu(NO3)2全部置换了,则滤液中只有硝酸亚铁。②铁。③有白色沉淀产生,则溶液中必定含有AgNO3,说明硝酸铜一定存在,同时也一定存在生成的硝酸亚铁。
  例2、(2008年呼和浩特)在硝酸银、硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中加入一些铁粉,待反应完全后过滤不可能存在的情况是:
  A、滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有Zn2+Fe2+
  B、滤纸上有Ag、Cu滤液中有Zn2+Fe2+
  C、滤纸上Ag、Cu滤液中有Cu2+、Zn2+Fe2+
  D、滤纸上有Ag、Cu、Fe、Zn,滤液中Zn2+Fe2+
  解析:该混合溶液中加入铁粉时,硝酸锌不参加反应,硝酸银先参加反应,硝酸铜后参加反应,故无论如何滤纸上不可能有锌。故选D。
  例3、(2010.湖北孝感)像硝酸银、硝酸铜、硝酸镁的混合溶液中加入一些铁粉,待完全反应后,再过滤。下列情况不可能存在的是:
  A、滤纸上有Ag,滤液中有Ag+ 、Cu2+ 、Fe2+
  B、滤纸上有Ag、Cu,滤纸上有Ag+ Fe2+
  C、滤纸上有Ag、Cu,滤液中有Fe2+
  D、滤纸上有Ag、Cu、Fe,滤液中有,Fe2+
  此题选择B选项。
  此类题需要掌握反应的顺序和规律,需要教师对学生进行必要的练习,同时从中可以体现化学的特殊之美。当然类似的中考题还有很多,不在这里一一列举。
  金属和盐溶液的反应还可用于判断金属的活动性顺序。根据金属能不能把另一种金属从金属的化合物的溶液中置换出来也可判断金属的活动性的强弱,若能置换出来,则说明金属比盐溶液中的金属活泼,否则就说明该金属的活动性不如盐溶液中的金属活泼。用实验的方法验证金属的活动性由强到弱的解题规律。
  首先将金属按其活动性强到弱的顺序进行排列。其次选取试剂的步骤:①选取中间的金属,两端的金属组成的可溶性金属化合物的溶液;②选取两端的金属,中间的金属组成的可溶性金属化合物的溶液;③选取铁的化合物时应选取可溶性的亚铁化合物。
  例如(2009.河北)某校同学以“比较锰、铁、铜三种金属的活动性”为课题进行研究。提供的药品;铁片、铜片、锰片、稀盐酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锰溶液。
  作出猜想:他们考虑到铁的活动性比铜强,对三种金属的活动性顺序作出如下猜想。
  猜想①锰>铁>铜;猜想②铁>铜>锰;猜想③铜>锰>铁。
  设计实验:为了验证猜想成立,同学们分成三组,分别针对一种猜想设计实验方案。第一组验证猜想①。实验方案是将锰片、铁片分别放入稀盐酸中,观察现象。第二组验证猜想②。实验方案是将锰片放入中,观察现象。第三组验证猜想③。实验方案(只用两个方案),观察现象。
  实验及结论:各组通过实验和交流,确认猜想一是正确的。第一组同学的实验现象是 。
  拓展探究:随后同学们对探究金属活动性的方案设计作了进一步研究。为了验证甲、乙、丙、丁四种金属的活动性依次减弱。某同学设计了如下方案;①把甲放入乙的盐溶液中;②把乙放入丙的盐溶液中;③把乙放入丁的盐溶液中。你认为哪个实验没有必要做?请说明理由。
  这一类型的考题就是利用了金属和盐溶液反应是否能置换,从而确定金属的活动性顺序,需要说明的是在做实验时,将金属表面用砂纸打磨,除去表面的氧化物后再进行实验。金属和盐的反应还在生活生产中有广泛的应用,如可用金属铁用来提取废液中的金属银等,为我们作出了贡献。
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