江苏省兴化楚水初级中学 陈金健
在金属活动性顺序中，排在前面的金属可以把排在它后面的金属从其盐溶液中置换出来，特别活泼的金属，如钾、钙、钠等遇盐溶液时会首先直接和水反应，不遵循以上规律。例如，将金属钠投入硫酸铜溶液中，会出现这种情形，发生如下反应：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑， 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4通过两步反应，钠并没有将硫酸铜溶液中的铜置换出来。接下来，我们通过典型实例来分析金属与几种盐的混合溶液的反应规律。
【典型例题1】向含Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中加入一定量的铁粉充分反应，发现有少量金属析出，过滤后向滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成。则析出的金属是( )
A．有Cu和Ag B．只有Ag C．只有Cu D．无法判断
解析：在Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中存在Cu2+、Ag+，加入的Fe可以将Cu2+、Ag+从溶液中置换出来。根椐金属的活动性以及金属与盐的反应规律，Fe先与溶液中的Ag+反应，等溶液中所有的Ag+全部置换出来后，Fe才能与Cu2+反应，将所有的Cu2+置换出来，反应停止。加入过量的Fe，可以将Cu2+、Ag+完全置换出来，加入少量的Fe只能将Ag+或部分Ag+；Cu2+、Ag+或Ag+和部分Cu2+置换出来。所以，一定条件下，加入Fe质量的多少，将直接影响着滤液与滤渣的成分。我们可以分以下五种情况来讨论：
(1)少量的Fe加入溶液中，只将溶液中一部分Ag从AgNO3中置换出来，过滤后，滤液中存在AgNO3、Cu(NO3)2和Fe(NO3)2，滤渣中只存在Ag；
(2)稍多量的Fe加入溶液中，将溶液中所有的Ag从AgNO3中置换出来，过滤后，滤液中存在Cu(NO3)2和Fe(NO3)2，滤渣中只存在Ag；
(3)多量的Fe加入溶液中，将溶液中所有的Ag从AgNO3中置换出来，一部分Cu从Cu(NO3)2中置换出来，过滤后，滤液中存在Cu(NO3)2和Fe(NO3)2，滤渣中既有Cu又有Ag；
(4)足量的Fe加入溶液中，将溶液中所有的Ag从AgNO3中置换出来，所有的Cu从Cu(NO3)2中置换出来，过滤后，滤液中只存在Fe(NO3)2，滤渣中既有Cu又有Ag；
(5)过量的Fe加入溶液中，将溶液中所有的Ag从AgNO3中置换出来，所有的Cu从Cu(NO3)2中置换出来后Fe过量，过滤后，滤液中只存在Fe(NO3)2，滤渣中既有Ag、Cu又有Fe；
本题中，充分反应后过滤，向滤液中加入盐酸，生成白色沉淀，表明此时溶液中还存在Ag+，那么被置换出来的金属只有Ag，滤液中存在AgNO3、Cu(NO3)2和Fe(NO3)2
解答：B
【典型例题2】某溶液中仅含有AgNO3和Cu(NO3)2两种溶质，某校课外活动小组的同学将溶液分为A、B、C三份，各加入一定量的铁粉，充分反应后过滤、洗涤，分别得到滤渣和滤液。
(1)若将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生，则其滤液中的溶质是 ；
(2)若将B得到的滤渣加入到稀盐酸中没有气泡产生，则此滤渣中一定有 ；
(3)若向C得到的滤液中滴加稀盐酸，有白色沉淀生成，则此滤液中含有的溶质是 。
解析：Fe与AgNO3和Cu(NO3)2反应的化学方程式：Fe +2AgNO3 = Fe(NO3)2+2Ag，
Fe + Cu(NO3)2= Fe(NO3)2+ Cu 。本题中的三种情况分别是：(1)充分反应后过滤，在滤渣中加入盐酸，若产生气泡，说明滤渣中一定存在Fe，则Fe有剩余，过量的Fe可以将AgNO3和Cu(NO3)2完全置换出来，那么滤液中不可能含Ag+和Cu2+，滤液中的溶质只有Fe(NO3)2；(2)向滤渣中加入盐酸，若无气泡产生，则没有Fe剩余。根据反应规律，Fe应先与AgNO3反应，滤渣可能是Ag或Ag和Cu，所以此时滤渣中一定存在Ag。(3)向滤液中加入盐酸，若产生白色沉淀，则滤液中一定存在Ag+，那么此时滤液中的溶质必含AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2。
解答：(1)Fe(NO3)2 (2)Ag (3)AgNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2
【典型例题3】某研究性学习小组在综合实践活动中对某化工厂化验室排出的废水感兴趣，并对其进行了探究：
［调查获悉］废水中含有硝酸亚铁、硝酸银
［查阅资料］含硝酸亚铁的溶液呈浅绿色
［实验目的］探究用锌从废水中最大程度地回收金属银的方法；探究锌和废水中硝酸亚铁、硝酸银的反应顺序。
［实验用品］废水、所需化学试剂及相关的仪器、用品
［设计方案］他们设计了如下方案：
［发现问题］小组成员分别进行实验，在得到固体甲的同时发现：有些同学得到无色溶
液乙，有些同学得到深浅不同的浅绿色溶液乙，小丹同学提出问题：哪种结果能最大程度地回收金属银呢？锌与废水中哪种物质先反应呢？
［讨论分析］小军同学认为：这个问题必须通过探究溶液乙或固体甲的组成才能回答，
此观点得到了大家的赞同，经研究，他们决定探究溶液乙。于是他们分成两小组，第一组对无色溶液进行探究，第二组对浅绿色溶液进行探究：
(1)首先他们对溶液乙中的溶质作出了多种猜想：
第一组：①溶质为Zn(NO3)2 ；②溶质为 Zn(NO3)2 、AgNO3
第二组：③溶质为Fe(NO3)2和 ； ④溶质为 Fe(NO3)2 、 和 。
(2)小悦同学思考后指出：“通过实验或推理，都能排除第一组同学提出的猜想②，从而确立猜想①是合理的”，请你叙述其推理过程 。
(3)第二组同学经过向不同的浅绿色溶液中加入一种试剂，观察实验现象后得出结论，
使③④两种猜想都得以验证。请你参与到实验操作过程中并完成下表：
实验操作
实验现象和结论
取少量乙溶液于试管中， ，观察。
若 则是 ，
若 则是 。
［交流后得出结论］
(4)当反应后的溶液呈无色，溶质为 ，当反应后溶液呈浅绿色，溶质为 和
时，能最大程度地回收金属银。通过探究，同学们认为：“使用过量的锌，过滤后得无色溶液”是方便、快捷并确保最大程度地回收金属银的一种方法。经过观察和思考，同学们还得出了 Zn先和废水中 反应，再和 反应的结论。
［探究后反思］
(5)老师评价：这种方法虽然方便、快捷，但也有不足，请你指出它的不足 。
解析：结合例1、例2的分析，将Zn加入Fe(NO3)2 和AgNO3混合溶液中，Zn先与AgNO3反应，完全此阶段的反应后，Zn再与Fe(NO3)2反应，所以加入的Zn的质量，决定着滤液、滤渣的成分。
解答：(1)③Zn(NO3)2 ；④Zn(NO3)2和 AgNO3(2)若猜想②成立，说明Zn先与废水中的Fe(NO3)2反应生成Fe，而 Fe还会与过滤前的溶液中AgNO3反应，因此Zn先与Fe(NO3)2反应不可能，从而排除猜想②。
(3)
实验操作
实验现象和结论
取少量乙溶液于试管中，在溶
液中插入一根铜丝(或铜片)
若铜丝表面无变化，则溶质是Zn(NO3)2 、Fe(NO3)2，
若铜丝表面有银白色固体析出，则溶质是Zn(NO3)2、
Fe(NO3)2 、AgNO3
取少量乙溶液于试管中，滴加几
滴稀盐酸(或其他氯化物溶液)
若溶液无明显变化，则溶质是Zn(NO3)2 、Fe(NO3)2，
若有白色沉淀生成，则溶质是Zn(NO3)2 、Fe(NO3)2 、
AgNO3。
(4)Zn(NO3)2；Zn(NO3)2和 Fe(NO3)2 ；AgNO3，Fe(NO3)2
(5)浪费一些锌和稀硫酸，最好能对亚铁盐和锌盐进行回收利用，又能减少污染。
【变式拓展】含有高价态元素的化合物，通常具有氧化性，如在氯化铁溶液中，氯化铁能将单质铜氧化成氯化铜，自身被还原成氯化亚铁：Cu + FeCl3 = CuCl2 + FeCl2 向反应后的溶液中加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，由于加入锌粉的量不同，过滤后，滤渣和相应滤液的组成也不同。试推断有哪几种可能性，并将结果列入下表：
滤渣
滤液中溶质
可能性1
可能性2
可能性3
可能性4
可能性5
解析：将Zn加入CuCl2 和FeCl2 混合溶液中，Zn先与CuCl2反应，完全此阶段的反应后，Zn再与FeCl2反应，所以加入的Zn的质量，决定着滤液、滤渣的成分。
滤渣
滤液中溶质
可能性1
Cu
CuCl2 FeCl2 ZnCl2
可能性2
Cu
FeCl2 ZnCl2
可能性3
Cu Fe
FeCl2 ZnCl2
可能性4
Cu Fe
ZnCl2
可能性5
Cu Fe Zn
ZnCl2
