解析金屬與鹽溶液間的置換反應(yīng)

解析金屬與鹽溶液間的置換反應(yīng)金屬與鹽溶液混合后能否發(fā)生置換反應(yīng)的判斷、分析是初中化學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生在解決此類問題時(shí)很容易出錯(cuò)，其實(shí)，解決這類題目是有規(guī)律的。一、理解內(nèi)涵金屬活動(dòng)性順序的內(nèi)容：我們已經(jīng)知道：金屬與鹽溶液間的置換反應(yīng)是較活潑的金屬可置換較不活潑的金屬；鹽類必須溶于水，故只有可溶性鹽的水溶液才會(huì)與金屬反應(yīng)。根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬?gòu)乃柠}溶液中置換出來(lái)，也就是說(shuō)：前面的金屬單質(zhì)與后面的金屬離子不能共存于溶液中，常見反應(yīng)有：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2Fe+CuSO4=FeSO4+Cu值得注意的是極活潑的金屬（鉀、鈉、鋇、鈣等）常溫下與水劇烈反應(yīng)，因此它們不能置換出鹽溶液中的金屬。例如，金屬鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)時(shí)，鈉首先與水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，然后氫氧化鈉又與硫酸銅發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：2Na+2H2O+CuSO4 = Na2SO4+Cu(OH)2+H22NaOH + CuSO4 = Na2SO4+Cu(OH)2二、熟記條件金屬與鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)的條件是：（1）金屬的位置：只有排在前面的金屬才能把后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)；（2）特殊性：由于鉀、鈣、鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡邴}溶液中它們會(huì)首先與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿和氫氣，因而不會(huì)置換出鹽中的金屬；（3）鹽必須溶于水；（4）鐵與鹽溶液反應(yīng)時(shí)生成+2價(jià)的亞鐵鹽，金屬與鐵鹽反應(yīng)時(shí)要用+2價(jià)的亞鐵鹽。三、靈活運(yùn)用在實(shí)際的應(yīng)用中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在金屬與鹽溶液反應(yīng)中,包括了這樣2類反應(yīng).1.多種金屬與一種鹽溶液反應(yīng);2.一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng)。但是無(wú)論其中哪一種反應(yīng),都遵循這樣一條規(guī)律:金屬活動(dòng)性相差越大,它們間的置換反應(yīng)越易發(fā)生。1、一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng)例題1：在KNO3、Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中，加入一定量的Zn粉，充分反應(yīng)后過濾，得到濾液和濾渣，則濾液中一定有 ，一定沒有 ，可能有 ；濾渣中一定有 ，一定沒有 ，可能有 。分析：首先把幾種金屬按金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱順序排列：K、Zn、Cu、Ag，鋅粉先置換金屬活動(dòng)性最弱的金屬，即Ag，只有把它全部置換出來(lái)以后才能置換第二弱的金屬，依次類推。因此，金屬活動(dòng)性越弱的金屬越先存在于濾紙上，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)的金屬越先保存在濾液中。而Zn的活動(dòng)性弱于K,所以不會(huì)有K被置換出來(lái)，故在濾液中只要有AgNO3存在就一定會(huì)存在KNO3、Zn(NO3)2 、Cu(NO3)2。 則：濾液中一定有 KNO3 ZnNO3)2 ，一定沒有 ，可能有Cu(NO3)2、AgNO3；濾渣中一定有 Ag ，一定沒有 K ，可能有 Cu、Zn 。在實(shí)際的應(yīng)用中我們可分別取濾渣或?yàn)V液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來(lái)推斷其成分，具體情況如下：濾渣+鹽酸產(chǎn)生氣泡濾液中：一定有：KNO3 Zn(NO3)2 可能有： 一定無(wú)：Cu(NO3)2、AgNO3濾渣中：一定有：Zn、Cu、Ag 可能有： 一定無(wú)：K濾渣+鹽酸不產(chǎn)生氣泡濾液中：一定有：KNO3 Zn(NO3)2 可能有：Cu(NO3)2、AgNO3 一定無(wú)： 濾渣中：一定有： Ag 可能有： Cu 一定無(wú)：K 、 Zn 濾渣+鹽酸產(chǎn)生沉淀濾液中：一定有：KNO3 、Zn(NO3)2 、Cu(NO3)2、AgNO3 可能有： 一定無(wú)： 濾渣中：一定有： Ag 可能有： 一定無(wú)：K、Zn、Cu濾渣+鹽酸無(wú)沉淀濾液中：一定有：KNO3 、Zn(NO3)2 可能有：Cu(NO3)2 一定無(wú)：AgNO3濾渣中：一定有： Ag 可能有： Cu 一定無(wú)：K 、Zn濾液為藍(lán)色濾液中：一定有：KNO3 、Zn(NO3)2 、Cu(NO3)2、可能有：AgNO3 一定無(wú)：3 濾渣中：一定有： Ag 可能有： Cu 一定無(wú)：K、Zn、濾液為無(wú)色濾液中：一定有：KNO3 、Zn(NO3)2 可能有： 一定無(wú)：Cu(NO3)2 、 AgNO3濾渣中：一定有： Ag 、Cu 可能有： Zn 一定無(wú)：K 2、多種金屬與一種鹽反例題2：實(shí)驗(yàn)課上，老師把一小包銅粉和鋅粉的混合物放入一定量的硝酸銀溶液中，使其充分反應(yīng)后過濾，得到固體和藍(lán)色濾液。老師讓同學(xué)們對(duì)濾液的組成進(jìn)行探究。(1)同學(xué)們對(duì)濾液中所含的溶質(zhì)做出了多種猜想，其中有兩種猜想可能成立，這兩種猜想是：溶質(zhì)為_；溶質(zhì)為_。(2)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這兩種猜想。分析：將Zn、Cu放入AgNO3溶液中后， Zn、Cu 的金屬活動(dòng)性均強(qiáng)于Ag而Zn的活動(dòng)性最強(qiáng),故一定存在的反應(yīng)是Zn+2AgNO3=2Ag+Zn（NO3)2故所以反應(yīng)后的溶液中一定含有Zn（NO3)2；可能存在的反應(yīng)是Zn+Cu(NO3 )2=Cu+Zn（NO3)2和Cu +2AgNO3=2Ag+Cu（NO3)2。而反應(yīng)后的溶液為藍(lán)色，故在溶液中還一定含有Cu（NO3)2，溶液中是否含有AgNO3無(wú)法確定。所以濾液中所含的溶質(zhì)只有下面兩種可能：溶質(zhì)為_ Zn（NO3)2_、Cu(NO3 )2_；溶質(zhì)為Zn（NO3)2 、Cu(NO3 )2 、AgNO3 。只要我們驗(yàn)證濾液中是否有AgNO3，就能驗(yàn)證這兩種猜想，鑒別的方法有多種，我們常用的是： 取待測(cè)溶液與試管中，滴加稀鹽酸 若有白色沉淀生成，則為，若無(wú)明顯變化，則為 。四：形成規(guī)律經(jīng)過以上討論我們可以看出:金屬活動(dòng)性相差越大,金屬與鹽溶液間的置換反應(yīng)就越易發(fā)生。不同金屬與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬先與鹽溶液反應(yīng)；同一金屬與不同的鹽溶液反應(yīng)時(shí)，該金屬先與活動(dòng)性較弱的金屬所組成的鹽反應(yīng)，也就是說(shuō)：金屬在和鹽溶液反應(yīng)時(shí)，總是最先置換活動(dòng)性最弱的金屬離子，因此在過濾后所得的濾渣中一定含有最不活潑的金屬，而在濾液中，一定會(huì)存在最活潑金屬的離子 。金屬與鹽溶液的優(yōu)先置換原理若某一溶液中同時(shí)含有多種金屬離子，則加入一種金屬時(shí)，優(yōu)先置換出金屬活動(dòng)性弱的金屬的離子。例1、 在盛有AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液的試管中，加入一定量的鋅粉充分反應(yīng)，試管底部有少量固體存在。過濾，向?yàn)V液中加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，濾渣是（）A. Cu B. Ag C. Zn和Ag D. Zn和Cu分析：由于金屬的金屬活動(dòng)性順序是CuAg，因而加入的鋅粉優(yōu)先與AgNO3反應(yīng)，只有AgNO3完全反應(yīng)后，鋅粉才能與Cu(NO3)2反應(yīng)，否則不反應(yīng)?！跋?yàn)V液中加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀”說(shuō)明溶液中的AgNO3尚未反應(yīng)完，故Cu(NO3)2不可能反應(yīng)，證明鋅量不足，所以濾渣的成分應(yīng)選B。例2、向含AgNO3 、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合液中，加入一些鐵粉，待反應(yīng)完成后過濾，下列情況是可能存在的是（）A.濾紙上有Ag，濾液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+B.濾紙上有Ag 、Cu，濾液中有Ag+、Zn2+、Fe2+C.濾紙上有Ag、Fe，濾液中有Zn2+、Fe2+D.濾紙上有Ag、Zn、Fe，濾液中有Zn2+、Fe2+分析：鐵粉加入混合液中，可能發(fā)生的反應(yīng)有：Fe2AgNO3Fe(NO3)22Ag ；Fe2Cu(NO3)2Fe(NO3)2Cu ，根據(jù)溶液中的優(yōu)先置換原理，反應(yīng)優(yōu)先于反應(yīng)進(jìn)行。因此，A選項(xiàng)中，濾液中有Ag+證明反應(yīng)未完成，自然反應(yīng)還未進(jìn)行，正確；B選項(xiàng)中，濾紙上已經(jīng)有Cu，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生或已經(jīng)完全發(fā)生，則反應(yīng)應(yīng)完全反應(yīng)，濾液中不可能有Ag+，不正確；C選項(xiàng)中，濾紙上有Fe，說(shuō)明反應(yīng)都已完全，但濾紙上沒有Cu，不正確；D選項(xiàng)中，濾紙上由Zn，不正確?！揪毩?xí)】1.將鐵粉加到一定量的AgNO3 、Cu(NO3)2的混合溶液中,等充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V渣中加入稀鹽酸，沒有氣體產(chǎn)生。則濾渣含有的物質(zhì)可能是（ ）A、銅B、銀 C、銅和銀D、鐵、銅、銀205青島某金屬加工廠生產(chǎn)過程中的廢液含有少量硝酸銀和硝酸銅，為回收利用資源和防止污染，該廠向廢液中加入一定量的鐵粉，反應(yīng)停止后過濾，向?yàn)V出的固體中加入少量稀鹽酸，無(wú)氣體產(chǎn)生。則下列有關(guān)說(shuō)法中，正確的是（）A濾出的固體中一定含有銀和銅，一定不含鐵B濾出的固體中一定含有銀，可能含有銅和鐵C濾液中一定有硝酸亞鐵，可能有硝酸銀和硝酸銅D濾液中一定有硝酸亞鐵，一定沒有硝酸銀和硝酸銅3.向含AgNO3、Cu(NO3)2、Mg(NO3)2混合液中，加入一定量的鋅粒，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V出的固體中滴加