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解读与应用金属活动性顺序

2017-10-16吴甫红

中学化学 2017年6期
关键词:阳离子水溶液活动性

吴甫红

1865年,化学家贝开托夫在实验的基础上,根据金属与盐溶液及金属与酸、水等反应的能力不同,首先确定了金属活动性顺序,其具体内容是:

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱

它在初中化学中有重要应用,理解是应用的前提。

一、理解

1.在这个顺序里为什么包括氢呢?在现阶段需从两个方面来理解:一是氢原子最外层有1个电子,这种结构决定氢在化学反应中表现出与金属类似的化学性质(还原性);二是氫可作为判别金属化学活动性的标准,氢前面是活泼金属而后面是不活泼金属。

2.金属活动性顺序表示的是金属原子在水溶液中失去电子变为阳离子及阳离子得电子变为原子难易的顺序。在金属活动性顺序中,金属位置越靠前,在水溶液里越易失电子变成阳离子,它的活动性就越强;金属的位置越靠后,该金属阳离子在水溶液中越易获得电子,该金属活动性越弱。

3.在金属活动性顺序中,只有排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢。

注意:(1)通常不用很活泼的金属(K、Ca、Na)与酸反应制氢气。因为它们在常温下与水反应且反应非常剧烈难于控制。

(2)酸必须是非氧化性酸,如盐酸、稀硫酸,否则一般得不到氢气。

(3)为制得较纯净的氢气,一般不用挥发性强酸,如浓盐酸。

(4)酸必须是可溶性的,否则不与金属发生置换反应。因为反应的实质是金属原子与酸在水中电离出的氢离子间发生的电子转移。

(5)酸与金属反应生成的盐须可溶,否则生成的难溶性盐将附着在金属表面,阻碍酸与金属的接触而使反应终止。

(6)具有可变化合价的金属与酸反应,一般生成较低价金属化合物(盐)。

4.排在前面的金属一般能够把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。

5.金属活动性是相对的。如Zn对Fe而言是活泼的,Fe对Cu而言是活泼的,而Cu对Ag而言是活泼的。若不指明情况,活泼金属一般指位于氢以前的金属,不活泼金属一般指位于氢以后的金属。

二、应用

1.直接判断金属活动性强弱

例1下列各组金属,活动性符合由强到弱顺序排列的是()。

A.Zn、Al、MgB.Zn、Fe、Cu

C.Cu、Fe、AgD.Fe、Al、Ag

解析根据金属活动性顺序,逐项分析得出答案为B。

2.解释制取某些物质的反应原理及反应物的选择

如解释实验室选用Zn和稀H2SO4反应制H2,而一般不选用Mg和稀H2SO4(Zn和Mg位于金属活动性顺序中氢的前面且Mg位于Zn之前,与稀H2SO4反应很剧烈,难于控制)。

3.直接判断金属能否与酸发生置换反应

例2下列各组物质能反应并放出较多量H2的是()。

A.Zn和稀HNO3B.Fe和稀HCI

C.Cu和稀H2SO4D.Zn和H2SiO3

解析稀HNO3是氧化性酸,Cu排在氢的后面,H2SiO3为难溶性酸,故答案选B。

4.直接判断金属与盐溶液能否发生置换反应

例3下列化学方程式正确的是()。

A.2Na+CuSO4Cu+Na2SO4

B.Cu+2AgClCuCl2+2Ag

C.2Fe+3CuCl22FeCl3+3Cu

D.Cu+2Ag(NO3)2Cu(NO3)2+2Ag

解析A.极活泼金属Na先与水反应生成NaOH和H2,产物NaOH再与CuSO4反应生

成Cu(OH)2和NaSO4,并不是Na与CuSO4的直接置换反应;B.Cu虽位于Ag的前面,但

AgCl难溶于水,反应不能进行;C.Fe排在Cu前,置换反应能进行,但在反应中Fe转化成低价氯化物(FeCl2);D.Cu位于Ag前面,并且AgNO3可溶,反应可发生。故答案选D。

5.根据置换反应比较未知金属活动性的相对强弱

例4有A、B、C三种金属,将C浸入A的硝酸盐溶液,其表面析出A,将B、C分别浸入稀盐酸中,B溶解而C不溶。试比较三种金属的活动性顺序。

解析本题考查学生对知识的迁移能力.据题意:C+A盐能反应,可知活动性C>A;B+HCl能反应,C+HCl不反应,可知B位于氢前,C位于氢后,则活动性B>C故三种金属活动性顺序为B>C>A.

6.结合复分解反应规律,确定金属析出(溶解)顺序

例5在AgNO,和Cu(NO3)2的混合溶液中,加入一定量铁粉,充分反应后发现有少量金属

析出,过滤后往滤液中滴加盐酸,有白色沉淀成,则析出的少量金属是()。

A.Fe和CuB.Ag

C.Fe和AgD.Cu和Ag

解析在混合溶液中,排在金属活动性顺序较后的金属,该阳离子在水溶液较易获得电子

转化成金属单质即先被置换出来.所以Fc首先与AgNO3反应,又知加入盐酸后仍有白色

沉淀AgCl生成,说明AgNO3未完全反应,则Cu不能析出.故答案选B。

(收稿日期:2017-01-10)endprint

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