例談時(shí)鐘法分析金屬與鹽溶液的反應(yīng)

向剛

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

關(guān)鍵詞：金屬與鹽溶液反應(yīng)；金屬活動(dòng)性順序；時(shí)鐘法；習(xí)題解析方法

文章編號(hào)：1005–6629（2017）12–0070–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

金屬與鹽溶液的反應(yīng)一直是初中化學(xué)的難點(diǎn)，尤其是一種金屬與多種鹽溶液的反應(yīng)和多種金屬與一種鹽溶液的反應(yīng)問題。解決此類問題的基本方法一般是利用金屬活動(dòng)性順序表進(jìn)行分析，在用文字描述反應(yīng)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(yīng)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(yàn)，但學(xué)生在實(shí)際的理解和使用過程中，還是感覺難度較大。通過實(shí)際教學(xué)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于此類問題，可以仿照轉(zhuǎn)換為時(shí)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(yīng)

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(yīng)后過濾，以下是在不同情況下對(duì)濾渣或?yàn)V液成分的說法，錯(cuò)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(dāng)濾液含兩種溶質(zhì)時(shí)，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(dòng)性順序中，氫前面的金屬能與酸反應(yīng)生成氫氣，位置在前的金屬能將位于其后的金屬?gòu)钠潲}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(dòng)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(yīng)生成銀和硝酸鋅，當(dāng)硝酸銀完全反應(yīng)后，鋅再與硝酸銅反應(yīng)生成硝酸鋅和銅，當(dāng)硝酸銅完全反應(yīng)后鋅再與硝酸亞鐵反應(yīng)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(dāng)濾液含兩種溶質(zhì)時(shí)，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(cuò)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(xiàng)為：C。

（2）時(shí)鐘法解題步驟：

①畫時(shí)鐘，建立分區(qū)。

畫2個(gè)同心圓，按照可能出現(xiàn)的金屬單質(zhì)種類，將時(shí)鐘劃分為幾個(gè)區(qū)，其中12點(diǎn)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(gè)區(qū)（圖1）。

②分區(qū)填入物質(zhì)。

根據(jù)相關(guān)的反應(yīng)，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(dòng)性順序表相反的順序），順時(shí)針在內(nèi)圈中填入對(duì)應(yīng)的金屬單質(zhì)，外圈則為對(duì)應(yīng)的鹽溶液，如圖1所示。

③轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針，直視結(jié)果。

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針，每個(gè)區(qū)又可以分為2個(gè)區(qū)（圖2的虛線表示），以12點(diǎn)鐘的位置為起點(diǎn)，分別轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的分區(qū)線為終點(diǎn)（圖2的①②③④⑤⑥⑦）。已經(jīng)過區(qū)域的內(nèi)圈表示此時(shí)存在的金屬，外圈表示對(duì)應(yīng)反應(yīng)的鹽溶液；未經(jīng)過區(qū)域的外圈則表示溶液中此時(shí)還存在的鹽溶液。對(duì)應(yīng)的反應(yīng)問題不僅

2 多種金屬與一種鹽溶液的反應(yīng)

例3 在氯化銅溶液中加入一定量的鋅和鐵，充分反應(yīng)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(shí)鐘法解題步驟：

①畫時(shí)鐘，建立分區(qū)。

畫2個(gè)同心圓，按照可能出現(xiàn)的鹽的種類，將時(shí)鐘劃分為幾個(gè)區(qū)，其中12點(diǎn)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(gè)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(yīng)，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(duì)應(yīng)金屬活動(dòng)性順序表的順序），順時(shí)針在內(nèi)圈中填入對(duì)應(yīng)的鹽溶液，外圈則為對(duì)應(yīng)的單質(zhì)，如圖5所示。

③轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針，直視結(jié)果。

跟一種金屬與多種鹽溶液的反應(yīng)類似，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針，以12點(diǎn)鐘的位置為起點(diǎn)，分別轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的分區(qū)線為終點(diǎn)（圖5的①②③④⑤）。已經(jīng)過區(qū)域的內(nèi)圈表示此時(shí)存在的鹽溶液，外圈表示對(duì)應(yīng)反應(yīng)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(yīng)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(cuò)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(yīng)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(shí)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(shí)鐘法分析金屬與鹽的反應(yīng)，可以更加直觀地得到所有可能的反應(yīng)情況，也方便學(xué)生進(jìn)一步理解金屬與鹽的反應(yīng)。利用時(shí)鐘法，關(guān)鍵是讓學(xué)生選對(duì)對(duì)應(yīng)的模型，并注意兩種模型在填入物質(zhì)時(shí)順序的區(qū)別，則問題即迎刃而解。

參考文獻(xiàn)：

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