化學置換反應順序問題的探究

重慶市云陽縣人和初級中學(404500)

劉智俊

化學置換反應順序問題的探究

重慶市云陽縣人和初級中學(404500)

劉智俊

1 核心考點解讀

1.1 常見金屬活動性順序

金屬活動性順序的判斷依據(jù)如下。

(1)在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。

(2)在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。

(3)在金屬活動性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。

(4)在金屬活動性順序里，金屬離子氧化性由弱逐漸增強。

K+< Ca2+

(5)在金屬活動性順序里，金屬原子還原性由強逐漸減弱。

K> Ca> Na >Mg >Al >Zn> Fe >Sn> Pb>(H) >Cu >Hg >Ag> Pt> Au

1.2 金屬與酸反應生成鹽和H2

條件：①金屬活動性>H；②鹽酸或稀硫酸(不包括氧化性的硝酸和濃硫酸)。

規(guī)律：①金屬單質(zhì)與酸中的氫元素，在金屬活動性順序表中，距離越遠越先反應；②單質(zhì)鐵與酸發(fā)生置換反應時生成亞鐵鹽，不包括濃硫酸和硝酸。

1.3 金屬和鹽反應生成新的金屬和新的鹽

條件：①單質(zhì)金屬的活動性比鹽中金屬活動性強(K、Ca、 Na除外)；②鹽：可溶。

規(guī)律：金屬單質(zhì)與鹽溶液中的金屬元素，在金屬活動性順序表中，距離越遠越先反應。

2 典型中考題分類精析

2.1同一種金屬(K、Ca、Na除外)與鹽的混合溶液都能發(fā)生置換反應時，鹽中金屬離子相對氧化性強的優(yōu)先反應

例題：向一定質(zhì)量的AgNO3和Fe(NO3)2的混合溶液中加入mg鋅粉，充分反應后過濾，將濾渣洗滌、干燥后稱量，得到的固體質(zhì)量為mg。據(jù)此，下列說法不正確的是( )。

A．濾渣中的物質(zhì)至少有兩種

B．取反應后的濾液滴加稀鹽酸，有白色沉淀產(chǎn)生

C．取濾渣滴加稀硫酸，一定有氣泡產(chǎn)生

D．取反應后的濾液觀察，濾液可能呈淺綠色

解析：因為AgNO3和Fe(NO3)2的混合溶液中，金屬陽離子的氧化性Ag+>Fe2+,所以優(yōu)先反應的順序為：①Zn+2AgNO3═Zn(NO3)2+2Ag；②Zn+ Fe(NO3)2═Zn(NO3)2+Fe。

向一定質(zhì)量AgNO3和Fe(NO3)2的混合溶液中加入Zn，與兩種溶質(zhì)依次發(fā)生反應：

Zn+2AgNO3═Zn(NO3)2+2Ag

Zn+ Fe(NO3)2═Zn(NO3)2+Fe

所以，析出銀的過程是固體質(zhì)量增加的過程，析出鐵的過程是固體質(zhì)量減少的過程。而反應前后固體質(zhì)量都是mg，說明硝酸銀被置換完了，硝酸亞鐵也發(fā)生了置換反應，因此濾渣一定含有銀和鐵，可能含有鋅；濾液一定含有硝酸鋅，可能含有硝酸亞鐵，一定沒有硝酸銀。

濾渣一定含有銀和鐵，可能含有鋅，故A選項說法正確。取反應后的濾液滴加稀鹽酸，沒有白色沉淀產(chǎn)生，因為硝酸銀完全被置換，故B選項錯誤。因為濾渣一定含有銀和鐵，可能含有鋅，因此取濾渣滴加稀硫酸，一定有氣泡產(chǎn)生，故C選項正確。濾液可能含有硝酸亞鐵，因此濾液可能呈淺綠色，故D選項正確。

總結(jié)：一種活潑金屬與幾種金屬鹽溶液都能發(fā)生置換反應時，金屬活動性最弱的金屬優(yōu)先被置換，直到反應完全后，活動性稍強的金屬才能開始被置換，以此類推。

2.2幾種金屬混合物(K、Ca、Na除外)與同一種鹽溶液都能發(fā)生置換反應時，相對還原性較強的金屬優(yōu)先與鹽溶液反應

例題：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

解析：根據(jù)金屬原子的還原性排列為：Zn>Fe>H>Ag，根據(jù)還原性最強的金屬最先置換鹽中氧化性最強的金屬，所以優(yōu)先反應順序為：①Zn+2AgNO3═Zn(NO3)2+2Ag；②Fe+2AgNO3═Fe(NO3)2+2Ag。

鋅優(yōu)先和硝酸銀反應，待鋅反應完后，鐵和硝酸銀反應，將充分反應后過濾所得濾渣放入稀鹽酸中，有氣泡產(chǎn)生，說明濾渣中一定有鐵和銀，可能含有鋅，濾液中一定沒有硝酸銀，一定有Zn(NO3)2，可能含有Fe(NO3)2。

由此可知：鋅最先和硝酸銀反應生成銀和硝酸鋅，若鋅不能完全置換出銀，則鐵和硝酸銀反應生成銀和硝酸亞鐵，硝酸銀完全反應，因此濾液中最多含有兩種溶質(zhì)：硝酸鋅和硝酸亞鐵，故A選項正確。

濾液中一定沒有硝酸銀，一定含有Zn(NO3)2，可能含有Fe(NO3)2，故B選項正確；濾渣中一定有鐵和銀，可能含有鋅，故C選項正確；若反應后所得濾液呈無色，說明鐵沒有和硝酸銀反應，則濾渣中一定含有Ag和Fe，可能含有Zn，故D選項錯誤。

總結(jié)：幾種活潑金屬都與金屬鹽溶液發(fā)生置換反應時，最活潑的金屬優(yōu)先發(fā)生置換反應，直到此金屬反應完全后，次活潑的金屬才開始反應，以此類推。

2.3幾種金屬混合物(K、Ca、Na除外)與同一種酸(鹽酸或稀硫酸)都能發(fā)生置換反應時，相對還原性較強的金屬優(yōu)先與酸反應

例題：把鋁、鋅、鐵3種金屬同時放入足量的稀硫酸中發(fā)生反應的情況？請用化學方程式表示。

總結(jié)：幾種金屬混合物(K、Ca、 Na除外)與同一種酸(鹽酸或稀硫酸)都能發(fā)生置換反應時，最活潑的金屬優(yōu)先與酸(鹽酸或稀硫酸)發(fā)生置換反應。

試題解析

2017-07-25