例談時鐘法分析金屬與鹽溶液的反應

向剛

摘要：金屬與鹽溶液的反應是初中化學教學的難點。引入時鐘法，解析金屬與鹽溶液的反應，可以化解難點。結(jié)合實例，介紹通過構(gòu)建時鐘及時針的轉(zhuǎn)動，直觀形象地把金屬與鹽溶液反應可能的情況展現(xiàn)出來。該方法便于學生理解及解題。

關(guān)鍵詞：金屬與鹽溶液反應；金屬活動性順序；時鐘法；習題解析方法

文章編號：1005–6629（2017）12–0070–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

金屬與鹽溶液的反應一直是初中化學的難點，尤其是一種金屬與多種鹽溶液的反應和多種金屬與一種鹽溶液的反應問題。解決此類問題的基本方法一般是利用金屬活動性順序表進行分析，在用文字描述反應過程的基礎(chǔ)上加以邏輯推理[1，2]。如何更加直觀地展示反應的情況，有不少教師做了探討：如數(shù)軸法[3，4]、圖示法[5]都在一定程度上有了初步的直觀體驗，但學生在實際的理解和使用過程中，還是感覺難度較大。通過實際教學發(fā)現(xiàn)，對于此類問題，可以仿照轉(zhuǎn)換為時鐘分析的形式[6]，則可一目了然。以下分兩種情況舉例作介紹。

1 一種金屬與多種鹽溶液的反應

例1 （2016·十堰中考）分別將不同質(zhì)量的鋅粉加入到一定量的Fe（NO3）2、Cu（NO3）2和AgNO3混合溶液中，充分反應后過濾，以下是在不同情況下對濾渣或濾液成分的說法，錯誤的是（ ）

A.若濾液中只含一種溶質(zhì)，濾渣一定含有Ag、Cu、Fe，可能含有Zn

B.當濾液含兩種溶質(zhì)時，濾渣一定含有Ag、Cu，可能含有Fe，一定不含Zn

C.若濾渣中有紅色固體，濾液一定含有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，一定不含CuCl2、Cu（NO3）2

D.若向所得濾渣中滴加稀鹽酸無氣泡生成，濾渣一定含有Ag，可能含Cu，一定不含F(xiàn)e和Zn

（1）常規(guī)解法：根據(jù)在金屬活動性順序中，氫前面的金屬能與酸反應生成氫氣，位置在前的金屬能將位于其后的金屬從其鹽溶液中置換出來，據(jù)此分析判斷有關(guān)的問題。

由于金屬活動性順序是：Zn>Fe>Cu>Ag，將不同質(zhì)量的鋅粉加入到一定量的Fe（NO3）2、Cu（NO3）2和AgNO3混合溶液中，鋅先與硝酸銀反應生成銀和硝酸鋅，當硝酸銀完全反應后，鋅再與硝酸銅反應生成硝酸鋅和銅，當硝酸銅完全反應后鋅再與硝酸亞鐵反應生成硝酸鋅和鐵。

A.若濾液中只含一種溶質(zhì)，就是硝酸鋅，濾渣一定含有Ag、Cu、Fe，可能含有Zn，故A正確；

B.當濾液含兩種溶質(zhì)時，溶質(zhì)是硝酸鋅和硝酸亞鐵，濾渣一定含有Ag、Cu，可能含有Fe，一定不含Zn，故B正確；

C.若濾渣中有紅色固體，紅色固體是銅，濾液一定含有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2，一定不含AgNO3，可能含有Cu（NO3）2，故C錯誤；

D.若向所得濾渣中滴加稀鹽酸無氣泡生成，濾渣一定含有Ag，可能含Cu，一定不含F(xiàn)e和Zn，故D正確。故選項為：C。

（2）時鐘法解題步驟：

①畫時鐘，建立分區(qū)。

畫2個同心圓，按照可能出現(xiàn)的金屬單質(zhì)種類，將時鐘劃分為幾個區(qū)，其中12點鐘位置不變，本題可能出現(xiàn)的金屬單質(zhì)有Ag、Cu、Fe，還有過量的Zn，所以劃分為4個區(qū)（圖1）。

②分區(qū)填入物質(zhì)。

根據(jù)相關(guān)的反應，按照溶液中生成金屬單質(zhì)的順序和本身加入金屬單質(zhì)的位置（即金屬活動性順序表相反的順序），順時針在內(nèi)圈中填入對應的金屬單質(zhì)，外圈則為對應的鹽溶液，如圖1所示。

③轉(zhuǎn)動時針，直視結(jié)果。

轉(zhuǎn)動時針，每個區(qū)又可以分為2個區(qū)（圖2的虛線表示），以12點鐘的位置為起點，分別轉(zhuǎn)到對應的分區(qū)線為終點（圖2的①②③④⑤⑥⑦）。已經(jīng)過區(qū)域的內(nèi)圈表示此時存在的金屬，外圈表示對應反應的鹽溶液；未經(jīng)過區(qū)域的外圈則表示溶液中此時還存在的鹽溶液。對應的反應問題不僅

2 多種金屬與一種鹽溶液的反應

例3 在氯化銅溶液中加入一定量的鋅和鐵，充分反應后得到一些固體。過濾，向固體中加入少量稀鹽酸，有氣體放出，則下列敘述中正確的有：①固體中一定含有鋅②固體中一定沒有銅③固體中一定含有鐵④溶質(zhì)中一定含有氯化鋅⑤溶質(zhì)中一定沒有氯化亞鐵⑥溶質(zhì)中肯定沒有氯化銅（ ）

A.①③④⑤ B.②④⑥

C.③④⑥ D.③⑤⑥

時鐘法解題步驟：

①畫時鐘，建立分區(qū)。

畫2個同心圓，按照可能出現(xiàn)的鹽的種類，將時鐘劃分為幾個區(qū)，其中12點鐘位置不變，本題可能出現(xiàn)的鹽有ZnCl2、FeCl2和過量的CuCl2，所以分為3個區(qū)，如圖4所示。

②分區(qū)填入物質(zhì)。

根據(jù)相關(guān)的反應，按照溶液中生成鹽的順序和本身的鹽溶液（即鹽溶液按照對應金屬活動性順序表的順序），順時針在內(nèi)圈中填入對應的鹽溶液，外圈則為對應的單質(zhì)，如圖5所示。

③轉(zhuǎn)動時針，直視結(jié)果。

跟一種金屬與多種鹽溶液的反應類似，轉(zhuǎn)動時針，以12點鐘的位置為起點，分別轉(zhuǎn)到對應的分區(qū)線為終點（圖5的①②③④⑤）。已經(jīng)過區(qū)域的內(nèi)圈表示此時存在的鹽溶液，外圈表示對應反應的金屬；未經(jīng)過區(qū)域的外圈則表示還存在的金屬。分析得到滿足條件的只有情況①溶液Zn2+，金屬Zn、Fe、Cu②Zn2+，F(xiàn)e、Cu③Zn2+、Fe2+，F(xiàn)e、Cu，所以答案選C。

例4 （2016·南寧中考）將鋅粉和鐵粉的混合物加入到盛有一定量硝酸銀溶液的燒杯中，充分反應后過濾，將所得濾渣放入稀鹽酸中，有氣泡產(chǎn)生，下列說法錯誤的是（ ）

A.濾液中最多含有兩種溶質(zhì)

B.濾液中一定含有Zn（NO3）2，可能含有Fe（NO3）2

C.濾渣里一定含有Fe和Ag，可能含有Zn

D.若反應后所得濾液呈無色，則濾渣中一定含有Fe和Ag，一定沒有Zn

畫出時鐘圖（圖6），直接看圖，滿足條件的是情況①溶液Zn2+，金屬Zn、Fe、Ag②Zn2+，F(xiàn)e、Ag③Zn2+、Fe2+，F(xiàn)e、Ag，故可直接選擇D。

綜上所述，利用時鐘法分析金屬與鹽的反應，可以更加直觀地得到所有可能的反應情況，也方便學生進一步理解金屬與鹽的反應。利用時鐘法，關(guān)鍵是讓學生選對對應的模型，并注意兩種模型在填入物質(zhì)時順序的區(qū)別，則問題即迎刃而解。

參考文獻：

[1]成龍.金屬與混合鹽溶液反應探究[J].中學生數(shù)理化（教與學），2015，（12）：86.

[2]宋永輝.關(guān)于多種金屬與鹽溶液反應后成分判斷的兩個原則[J].中學化學教學參考，2016，（2）：50～51.

[3]黃六仔.淺談金屬和多種鹽溶液反應的技巧解法[J].數(shù)理化解題研究（初中），2013，（2）：60.

[4]夏學東.利用數(shù)軸巧解金屬與鹽溶液反應的中考題[J].考試周刊，2015，（54）：150.

[5]葉茂.利用圖示法分析金屬與鹽溶液反應的過程[J].化學教學，2015，（10）：85～87.

[6]王希慶.三相變壓器聯(lián)結(jié)組的分析與綜合[J].電腦迷，2016，（6）：49～50.endprint