雙向線法，解決金屬與鹽溶液反應問題

楊春瓊

摘要：金屬與鹽溶液的反應，對反應后的金屬單質即濾渣和鹽溶液即濾液的成分進行分析歸納的問題，是九年級化學的一個重難點，是學生一直比較困惑的問題，也是學生很難找到突破口進行解決的問題，或者分析起來比較復雜。通過帶領學生進行分析原理總結出兩個箭頭兩句話輕松解決此類問題，把復雜問題簡單化、直觀化。

關鍵詞：雙向線;兩個重點;濾液;濾渣

九年級化學教學中，有關金屬與鹽溶液反應的問題是學生學習中的一個重難點，也是近幾年“學業水平考試”中的一個易考點，但是通過講解和分析學生覺得比較復雜同時難以掌握，看過孫應倫老師的《建立數軸模型，輕松解決金屬與鹽溶液反應》后有所啟發。

一、引領啟發理解反應原理

先理解金屬與鹽溶液反應的原理為強金屬將弱金屬從其鹽溶液中置換出來，這里的金屬強弱根據金屬活動性順序劃分，即K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性由強到弱。其中的金屬單質為濾渣，鹽溶液為濾液。在反應完成后存在著三種反應情況：（1）金屬反應完鹽溶液過量，（2）金屬過量鹽溶液反應完，（3）恰好完全反應;但是不管哪種情況反應后的生成物一定都有。例如將一定量的鎂加入硝酸銅溶液中充分反應后的情況為：（1）鎂反應完硝酸銅過量，則濾渣中一定有銅，一定沒有鎂;濾液中一定有硝酸鎂和硝酸銅。（2）鎂過量硝酸銅反應完，則濾渣中一定有鎂和銅，濾液中一定有硝酸鎂，一定沒有硝酸銅。（3）恰好完全反應，反應物都反應完，生成物都有，則濾渣中一定有銅一定沒有鎂，濾液中一定有硝酸鎂，一定沒有硝酸銅。

化學方程式：

當多種金屬和多種鹽反應時還需考慮反應的順序，最強金屬優先與活動性最弱金屬的鹽溶液發生反應。直到其中一種反應完才進行下一步反應。例如一定量鎂粉加入硝酸亞鐵和硝酸銅的混合溶液中，鎂先把銅置換出來，若完全反應后鎂還有剩余則再進行下一步的反應，置換出鐵。

化學方程式：

先反應：

后反應：

利用表格介紹使同學先了解為什么會有濾液中一定有某種物質，可能有某種物質，濾渣中一定有某種物質，可能有某種物質，讓學生先對此種問題有初步了解，但是不用掌握。如表1內容。

二、構建雙向線解題法

通過上述表格使學生對濾液濾渣中的物質和對應對問題有了認識和了解，接下來引導學生通過表1觀察總結構建雙向線解題思路。

（一）排序

按照金屬活動性順序將題目所涉及的金屬排列出來，由于問題經常涉及向濾渣中加入稀鹽酸或者稀硫酸，則排列時建議將氫元素排進去。如圖1：

（二）第一條線構建

根據表1總結出濾液形成規律，濾液成份的規律為先有活動性較強的金屬鹽溶液，逐步向活動性較弱的金屬鹽溶液過渡，即金屬鹽溶液濾液從強往弱有。如圖2

（三）第二條線構建

根據表1總結出濾渣形成規律，濾渣成份的規律為先有活動性較弱的金屬，逐步向活動性較強金屬過渡，即金屬單質濾渣從弱往強有。如圖3

（四）第一個重點

根據表1總結出第一個重點即第一句話，最強金屬一定有鹽溶液，最弱金屬一定有金屬單質，簡單記憶為最強一定有濾液最弱一定有濾渣。但是注意運用這句話時要把不參加反應的金屬排除在外優先分析，剩余金屬再按最強最弱劃分。例如將一定量鐵粉加入硝酸鎂、硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中，涉及四種金屬活動性最強為鎂，但是加入的時鐵粉活動性沒有鎂強不能將鎂置換出來，因此硝酸鎂不參加反應則濾渣中一定沒有鎂，濾液中一定有硝酸鎂，排出活動性順序后排除鎂最強金屬為鐵。

（五）第二個重點

根據表1總結出第二個重點即第二句話，有強金屬單質則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強金屬單質。

（六）配以“√、×”作為標記

根據給以信息判斷有或者沒有的物質再根據上述方法將一定有的物質打“√”，一定沒有的物質打“×”最后沒有任何標示的物質為可能有。注意，根據質量守恒定律一種金屬不可能憑空消失，判斷出一定沒有一種金屬的鹽溶液則這種金屬一定以金屬單質形式存在，反之也成立，即金屬不在濾液中就在濾渣中。

三、雙向線解題法的運用

（一）全部反應型

例1：向AgNO3和 Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量的Zn、Fe的混合粉末，充分反應后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

雙向線法運用，第一步，找到所涉及金屬根據金屬活動性順序排出順序，并根據雙向線構建原則，濾液從強往弱有，濾渣從弱往強有構建雙向線如圖4：

第二步，根據第一個重點“最強一定有鹽，最弱一定有金屬單質”，標注如圖5：

根據標注有“√”為一定有，則確定濾液中一定有Zn（NO3）2，濾渣中一定有Ag;沒有任何標注的為可能有，則濾液中可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2、AgNO3，濾渣中可能有Zn、Fe、Cu。

第三步，弱有其他條件再根據條件進行判斷標注一定有的物質打“√”，一定沒有的物質打“×”，并根據“有強金屬單質則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強金屬單質”進行進一步判斷。

例如：表述“當濾液為藍色時”，可以判斷濾液中一定有Cu（NO3）2進行標注如圖6：

由于濾液從強往弱有，較弱的Cu（NO3）2已經有了，則更強的Fe（NO3）2也一定有;標注如圖7：

這里根據信息判斷濾液中一定有Cu（NO3）2是有關濾液的敘述，因此根據“有弱金屬鹽溶液則無強金屬單質”判斷出濾渣中一定沒有Zn、Fe，進行標注如圖8：

出現“√”一定有，出現“×”一定沒有，沒有標注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2、Fe（NO3）2、Cu（NO3）2，可能有AgNO3;濾渣中一定有Ag，一定沒有Zn、Fe，可能有Cu。

表述“向濾渣中加入鹽酸，有氣泡產生”，則可以判斷濾渣中一定有H前金屬，根據第二條線“濾渣從弱往強有”判斷H前先有Fe，一定有H前金屬則一定有Fe，進行標注如圖9：

由于濾渣從弱往強有，較強的Fe已經有了，則較弱的Cu也一定有;標注如圖10：

這里根據信息判斷濾渣中一定有Fe是有關濾渣的敘述，因此根據“有強金屬單質則無弱金屬鹽溶液”判斷出濾液中一定沒有Cu（NO3）2 、AgNO3，進行標注如圖11：

出現“√”一定有，出現“×”一定沒有，沒有標注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2，一定沒有Cu（NO3）2、AgNO3，可能有Fe（NO3）2;濾渣中一定有Fe、Cu、Ag，可能有Zn。

表述“向濾液中加入KCl溶液，無明顯現象”判斷出濾液中一定沒有AgNO3，根據“金屬不在濾液中就在濾渣中”判斷出濾渣中一定有Ag，第二步已經進行標注無須再標注，根據“有強金屬單質則無弱金屬鹽溶液，反之有弱金屬鹽溶液則無強金屬單質”，由于Ag已經是最弱金屬，則無須進行其他標注，最后標注如圖12：

出現“√”一定有，出現“×”一定沒有，沒有標注的為可能有，判斷出：濾液中一定有Zn（NO3）2，一定沒有AgNO3，可能有Fe（NO3）2、Cu（NO3）2;濾渣中一定有Ag，可能有Zn、Fe、Cu。

（二）部分反應型

把不參加反應的金屬排除在外優先分析，剩余金屬再按最強最弱劃分。后按照“（一）全部反應型”步驟方法進行操作。

例2：將一定量的鐵粉加入到向AgNO3、 Cu（NO3）2和Zn（NO3）2的混合溶液中，充分反應后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

在此由于Fe的活動性弱于Zn，因此加入的鐵粉不與Zn（NO3）2發生反應，將Zn單獨分析，濾液中一定有Zn（NO3）2，濾渣中一定沒有Zn;此時最強金屬變成Fe。標注如圖13：

例2：將一定量的鋅粉和銀粉加入到向 Cu（NO3）2和Fe（NO3）2的混合溶液中，充分反應后過濾，洗滌，得到濾渣和濾液。

在此由于Ag的活動性弱于 Cu、Fe，因此加入的銀粉不與Cu（NO3）2和Fe（NO3）2發生反應，將Ag單獨分析，濾液中一定沒有有AgNO3，濾渣中一定有Ag;此時最弱金屬變成Cu。標注如圖14：

四、總結

至此，相對復雜的金屬與鹽溶液發生反應的問題開利用“兩個箭頭兩句話”解決。“兩個箭頭”即濾液從強往弱有，濾渣從弱往強有;“兩句話”即最強金屬一定有鹽，最弱金屬一定有單質。最后注意不發生反應的金屬排除在最強最弱金屬之外在運用雙向線法解決問題;其次金屬不在濾液中就在濾渣中。

利用“雙向線法”解決金屬與鹽溶液發生反應的問題，將比較抽閑且復雜的問題變得更加直觀化，通過構建一種模型來解決化學問題有利于培養學生的創新精神和時間精神，有利于培養學生正向思維和逆向思維的相互轉換，由只是一個方向的單向型邏輯思維模式向可逆的雙向型邏輯思維模式轉換。

【參考文獻】

[1]孫應倫，《建立數軸模型，輕松解決金屬與鹽溶液發生反應》，云南化工，2017年

[2]人民教育出版社，課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心，《義務教育教科書化學（下）》，人民教育出版社，2012年