初中化學(xué)金屬與鹽溶液反應(yīng)專題的整合與探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

初中化學(xué)金屬與鹽溶液反應(yīng)專題的整合與探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘要：金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)是初中化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這部分內(nèi)容對(duì)于初學(xué)化學(xué)的學(xué)生來說，比較難理解而且容易記混，在中考中題型較多，占的分值較大，成為學(xué)習(xí)的分化點(diǎn)和考試的失分點(diǎn)。本文從反應(yīng)條件、靈活運(yùn)用、做題的一般步驟和典例分析與學(xué)法指導(dǎo)等四個(gè)方面進(jìn)行分析，探尋初中化學(xué)金屬與鹽溶液置換反應(yīng)的規(guī)律，幫助學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)，熟悉答題思路，提升學(xué)生審題能力、分析問題能力、推理判斷能力，從而更好提升教學(xué)質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：金屬活動(dòng)性;鹽溶液;置換反應(yīng);整合

一、熟記條件

1.金屬的位置：只有排在前面的金屬才能把后面的金屬從其鹽溶液中置換出來;

2.特殊性：由于鉀、鈣、鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，在鹽溶液中它們會(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。

二、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，包括了這樣兩類反應(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)。但是無論其中哪一類反應(yīng)，都遵循這樣一條規(guī)律：金屬活動(dòng)性相差越大，它們之間的置換反應(yīng)就越易發(fā)生。

三、做題的一般步驟

1.判斷所給物質(zhì)能否反應(yīng)

2.確定反應(yīng)順序，按順序?qū)懗隼碚撋夏馨l(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

3.根據(jù)題目中所給信息判斷反應(yīng)進(jìn)行的真實(shí)程度

4.明確濾液中的溶質(zhì)常指的是鹽，濾出的固體指的是金屬單質(zhì)

5.按要求寫出答案

四、典例分析與學(xué)法指導(dǎo)

（一）濾液中溶質(zhì)與濾出固體成分分析

1.一種金屬與多種鹽溶液反應(yīng)

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.CuB.AgC.Zn和AgD.Zn和Cu

解析：由于金屬的金屬活動(dòng)性順序是Cu>Ag，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：在Cu（NO3）2、AgNO3和Zn（NO3）2的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V出的固體上滴加稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生，濾出的固體中一定含有——————，濾液中一定含有的溶質(zhì)的化學(xué)式為——————?！鲜鲞^程中所發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為————————（寫出一個(gè)即可）。

解析：本題考查的知識(shí)有：金屬與鹽的反應(yīng)條件、金屬與酸的反應(yīng)條件、溶液中溶質(zhì)的判斷、化學(xué)方程式的書寫。根據(jù)金屬活動(dòng)性可判斷出鐵粉能與Cu（NO3）2、AgNO3反應(yīng)，而與Zn（NO3）2不反應(yīng)。根據(jù)向?yàn)V出的固體上滴加稀硫酸，有氣泡產(chǎn)生可知鐵粉過量，也就是說鐵將AgNO3和Cu（NO3）2都消耗完了，因此濾出固體中一定含有Fe、Cu、Ag，溶質(zhì)為Zn（NO3）2和Fe（NO3）

跟蹤練習(xí)：向AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V液和濾出的固體中分別加入稀鹽酸，均無明顯現(xiàn)象。

（1）反應(yīng)后溶液中一定含有的金屬離子是————（填離子符號(hào)）————————，寫出上述過程中一定發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式————。

2.多種金屬與一種鹽溶液反應(yīng)

例題：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：①溶質(zhì)為________________;

②溶質(zhì)為________________。

（2）請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這兩種猜想?！?/p>

解析：將Zn和Cu放入AgNO3溶液中，Zn、Cu的金屬活動(dòng)性均強(qiáng)于Ag，而Zn的活動(dòng)性最強(qiáng)，所以AgNO3優(yōu)先與鋅反應(yīng)，將鋅消耗完之后AgNO3才開始與銅反應(yīng)，由“反應(yīng)后的溶液為藍(lán)色”可知兩個(gè)反應(yīng)按次序都發(fā)生了，生成兩種鹽Zn（NO3）2和Cu（NO3）2，溶液中是否含有AgNO3無法確定。所以濾液中所含的溶質(zhì)只有下面兩種可能：

①溶質(zhì)為_Zn（NO3）2、Cu（NO3）2;

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：取待測溶液于試管中，向其中滴加稀鹽酸，若有白色沉淀生成，則為②，若無明顯變化，則為①。

跟蹤練習(xí)：某化學(xué)小組用一定量AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液進(jìn)行了右圖實(shí)驗(yàn)，已知溶液甲呈藍(lán)色。

（1）向固體乙上滴加鹽酸時(shí)___________（填“有”或“沒有”）氣泡產(chǎn)生。

（2）溶液甲中一定含有哪些溶質(zhì)？（寫化學(xué)式）

（3）請(qǐng)寫出該實(shí)驗(yàn)過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（二）判斷反應(yīng)后溶液質(zhì)量的變化

例題：在一定質(zhì)量Cu（NO3）2、AgNO3和Al（NO3）3的混合溶液中加入過量的Zn，充分反應(yīng)后，過濾，可得到固體和溶液。

（3）反應(yīng)后所得溶液的質(zhì)量與反應(yīng)前溶液的質(zhì)量相比，可能保持不變，為什么？

解析：對(duì)于金屬和鹽溶液的反應(yīng)，由于水不參與反應(yīng)，因此比較溶液質(zhì)量的大小，就是比較溶質(zhì)質(zhì)量的大小，實(shí)際上就是比較鹽的相對(duì)分子質(zhì)量x系數(shù)所得積的大小。鋅與硝酸銀反應(yīng)時(shí)，由于生成的硝酸鋅質(zhì)量小于參加反應(yīng)的硝酸銀質(zhì)量，所以反應(yīng)后溶液質(zhì)量減小，同樣方法判斷出鋅與硝酸銅反應(yīng)后溶液質(zhì)量增加，由于鋅的金屬活動(dòng)性沒有鋁強(qiáng)，因此鋅不能與硝酸鋁反應(yīng)，當(dāng)增加與減小的質(zhì)量相等時(shí)，溶液的質(zhì)量保持不變。

跟蹤練習(xí)：在Cu（NO3）2、A1（NO3）3和AgNO3的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應(yīng)后過濾，向?yàn)V出的固體上滴加稀硫酸時(shí)有氣泡產(chǎn)生。則反應(yīng)后所得溶液中含有的金屬離子有_____;反應(yīng)后溶液的質(zhì)量比原混合溶液的質(zhì)量_______（填“大”或“小”）;寫出溶液中發(fā)生的有關(guān)方程式_______________、__________。

（三）金屬與鹽溶液反應(yīng)圖像題

例題：向一定量硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中加入鋅粉，所得溶液的質(zhì)量與加入鋅粉的質(zhì)量關(guān)系如右圖。請(qǐng)分析a點(diǎn)時(shí)溶液中有哪些溶質(zhì)？c點(diǎn)時(shí)過濾能得到哪些固體？b～d段溶液質(zhì)量增加的原因是什么？

解析：根據(jù)反應(yīng)發(fā)生的先后順序，可知ab段發(fā)生的是鋅與硝酸銀反應(yīng)，bd段發(fā)生的是鋅與硝酸銅反應(yīng)，a點(diǎn)處于第一個(gè)反應(yīng)正在發(fā)生時(shí)，因此溶質(zhì)有生成的硝酸鋅、剩余的硝酸銀，沒有反應(yīng)的硝酸銅。c點(diǎn)處于第二個(gè)反應(yīng)正在發(fā)生時(shí)，濾出的固體有銀和銅，由于生成的硝酸鋅質(zhì)量大于參加反應(yīng)的硝酸銅質(zhì)量，所以bd段溶液質(zhì)量增加。

跟蹤練習(xí)：向一定質(zhì)量Fe（NO3）2、A1（NO3）3和AgNO3的混合溶液中加入Zn，溶液質(zhì)量與加入Zn的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。

（1）當(dāng)加入鋅的質(zhì)量為a時(shí)，溶液中有——種溶質(zhì)。

（2）當(dāng)加入鋅