鲁山十八垛农家院:金属活动性表的应用

金属活动顺序顾名思义，就是指金属的活跃程度而已。至于反应的难易程度就属于应用。在金属活动顺序表中，一般位置越后的金属，金属性越弱，原子的还原性越弱。金属活动顺序表常有如下应用。
1、判断金属与酸反应情况
（1）在氢以前的金属（K→Pb）能置换出非氧化性酸中的氢生成氢气，且从左到右由易到难，K→Na会爆炸。
（2）氢以前的金属与氧化性酸（如浓H2SO4、HNO3）反应，但无氢气生成，反应的难易及产物与金属活动性、酸的浓度、温度等因素有关。
①Fe、Al在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化，加热或稀HNO3可充分反应。
②Zn与HNO3反应时， HNO3浓度由浓变稀可分别生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。
③氢以后的金属（Cu→Ag）与非氧化性酸不反应，但与氧化性酸反应，与硝酸反应时，浓硝酸一般生成NO2，稀硝酸生成NO。
④氢以后的Pt→Au与氧化性酸也不反应，只能溶于王水。
2、判断金属与水反应情况
（1）K→Na，遇冷水剧烈反应，且易发生爆炸。
（2）Mg、Al在冷水中反应很慢，在沸水中可反应。
（3）Zn→Pb在冷水中不反应，但在加热条件下可与水蒸气反应。如：3Fe+4H2O（气） Fe3O4+4H2
3、判断金属元素在自然界的存在状况
（1）K→Pb在自然界中只有化合态。
（2）Cu→Ag在自然界中既有化合态，又有游离态。
（3）Pt→Au在自然界中只有游离态。
4、判断金属单质的冶炼方法
（1）K→Al用电解法，如：2Al2O3（熔融） 4Al+3O2↑
特例：Na+KCl NaCl+K（↑）
（2）Zn→Cu用热还原法，常见的还原剂为：C、CO、H2或Al等。如：3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2；2Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3（铝热反应，冶炼难熔金属）
特例：湿法炼铜：Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu，
电解精炼铜：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
（3）Hg→Ag用热分解法，如2HgO 2Hg++O2↑
（4）Pt→Au用物理方法：如用浮洗法进行沙里淘金。
5、判断氢氧化物的溶解性、碱性强弱
金属性越强，其对应氢氧化物的碱性越强。
（1）K→Na对应的氢氧化物为可溶性强碱[Ca（OH）2微溶]。
（2）Mg→Cu对应的氢氧化物为难溶性弱碱[Al（OH）3、Zn（OH）2为两性氢氧化物]。
（3）Hg→Au对应的氢氧化物不存在或不稳定、易分解。
6、判断氢氧化物的热稳定性
（1）K→Na对应的氢氧化物不易分解。
（2）Mg→Fe对应的氢氧化物加热可分解。如2Fe（OH）3 Fe2O3 +3H2O。
（3）Sn→Cu对应的氢氧化物微热即分解。如Cu（OH）2 CuO+H2O。
（4）Hg→Ag对应的氢氧化物常温即易分解，如2AgOH = Ag2O+H2O。
（5）Pt→Au一般无对应的氢氧化物。
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2楼大中小 发表于 2011-3-15 21:27只看该作者
7、判断金属单质与氧气反应情况
（1）K→Na在常温下易被氧气氧化，加热时燃烧。Na在O2中燃烧生成Na2O2，K与O2可生成KO2。
（2）Mg→Fe在常温下可缓慢氧化生成一层致密而坚固的氧化物保护膜，高温时易燃烧。
（3）Sn→Pb在通常条件下，Pb可生成氧化膜，而Sn不能。高温时在氧气中燃烧。
（4）Cu→Ag在高温时与氧气化合。
（5）Pt→Au与氧气不反应，但存在氧化物，如有PtO2。
8、判断金属原子还原性、金属阳离子氧化性强弱
（1）K→Au金属原子还原性逐渐减弱。
（2）K+→Ag+金属离子氧化性逐渐增强。（Fe3+氧化性较强）
9、判断原电池的电极和电极反应式
相对活泼的金属为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，被腐蚀。如Cu-Zn原电池（稀硫酸作电解质溶液）电极反应式为：
Zn为负极：Zn―2e― =Zn2+
Cu为正极：2H++2e―=H2↑
10、判断电解时阳离子的放电顺序
阳离子放电强弱顺序与金属活动顺序表相反，即由强到弱的顺序为：Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+。
11、判断金属离子的水解情况
（1）K→Mg的金属阳离子不水解。
（2）Al→Ag的金属阳离子可水解，且水解程度逐渐增强。如Fe3++3H2O Fe（OH）3+3H+。
12、判断硝酸盐热分解
（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气。
（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2。
（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2。
13、判断碳酸盐的热稳定性、溶解性
（1）K、Na的碳酸盐稳定、易溶于水。
（2）Ca、MgCu的碳酸盐微溶或难溶、受热易分解。如：MgCO3 MgO+CO2↑。
14、判断金属与盐溶液反应情况
（1）K→Na与盐溶液反应时，因金属活泼性太强，金属先与水反应。
（2）Mg→Zn与盐溶液反应时，其实质是金属与盐水解产生的H+反应。如Mg与AlCl3溶液反应为：Al3++3H2O Al（OH）3+3H+，Mg+ 2H+=Mg2+ + H2↑。
总反应为：3Mg+2Al3++6H2O= 2Al（OH）3↓+3 H2↑。
（3）除K→Mg外，顺序表中前面金属可将后面金属从其盐溶液中置换出来。
15、判断金属硫化物的溶解性
（1）K→Na的金属硫化物易溶于水。
（2）Mg→Al的金属硫化物易水解，在水中不存在。
（3）Zn→Pb的金属硫化物均不溶于水。
16、判断金属硫化物的颜色
（1）K→Zn的金属硫化物为无色或白色。
（2）Fe以后的金属硫化物均为黑色。
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3楼大中小 发表于 2011-3-15 21:27只看该作者
金属活动性表的应用
金属活动顺序表是学好中学化学(包括高中化学)的重要工具。它在初中化学中有着广泛的用途，下面从八个方面对金属活动顺序表在初中化学中的用途进行总结。
1.用于确定金属单质能否与酸发生置换反应
金属与酸的置换反应是初中化学的重要反应，哪些金属能与什么样的酸发生置换反应呢？利用金属活动顺序表很容易解决这个问题，即“氢”前金属与非氧化性酸(即常见酸中浓硫酸硝酸除外)能发生置换反应。
例1：下列各组物质间能反应且一定能生成氢气的是
AMg、稀HNO3B Zn、硫酸溶液CFe、盐酸DCu、浓盐酸
解析：与酸作用生成氢气的反应满足两个条件：一个是金属在金属活动顺序表中位于氢的前面，二是酸不能为浓硫酸或硝酸。由于铜在氢后，而硝酸为氧化性酸，A中一定无氢气生成而D组物质间不反应；B中酸的浓稀及锌的用量均没有明确，故当锌少量而酸为浓硫酸时，就不会产生氢气，C组铁位于氢前且酸为盐酸，故C中有氢气生成。故答案为C。
2.用于分析金属与盐的置换反应
金属能否与盐发生置换反应判断的依据是金属活动顺序表，具体说来是：位于金属活动顺序表前面的金属能将后面的金属从它的盐溶液中置换出来，但极活泼的金属（铝以前的）例外。由此可知该类反应的发生必须满足一定的条件：(1)反应物中的金属必须是在金属活动顺序表中位于盐中金属的前面。(2)金属不包括K、Ca、Na、Mg。(3)盐应是可溶或微溶于水的。用一般式可直观表示如下：前面的金属M1+盐(溶)→新盐+新金属M2(M1不包括K、Ca、Na、Ba、Mg；M1在M2前)
例2：下列有关置换反应方程式正确的是
A．2AgCl+Cu=CuCl2+2Ag　　　B．Cu+ZnCl2=CuCl2+ZnCl2　　　　C．K+AgNO3=Ag+KNO3　　D．Zn+FeCl2=Fe+ZnCl2
解析：因为AgCl难溶于水，故铜与AgCl不反应，铜位于锌后面，故B错误。钾与AgNO3溶液的反应本质上是与水反应，C错误，对于D，因锌在铁前且FeCl2可溶于水，符合发生置换反应的条件，故答案为D。
3.用于比较与酸(水)反应的剧烈程度
研究表明金属在与相同浓度的同一种酸(水)反应时，越活泼的金属反应越剧烈，故表面积大体相等的不同金属与相同浓度的同一种酸反应时，位置越靠前的金属反应越剧烈。此外上述方法还可以推广至：在相同条件下，不同的金属与同一物质反应时，位置越靠前的金属反应越剧烈。
例3：实验室制取氢气时，通常用锌与稀盐酸或稀硫酸反应而不使用镁或铁与相应的酸反应来制取，对此最合理的解释是
A．制取等量的气体时，消耗的镁或铁比锌多
B．镁与铁或可能含有较多的杂质
C．与酸反应时，镁太剧烈而铁过于缓慢
D．镁、铁与酸难反应
解析：锌、镁、铁均为氢前金属，均与酸发生置换反应，D错误；是否含有杂质及杂质含量的高低不影响它们与酸的反应，故B错误；由三种金属与酸反应的方程式不难求得生成等量的氢气时，消耗的锌最多，故A也不对；所以答案为C，因为根据金属活动顺序表知：镁在锌前而铁在锌后，故在相同条件下，镁反应比锌剧烈而铁较慢。
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4楼大中小 发表于 2011-3-15 21:27只看该作者
金属活动性表的应用
4.用于分析金属与水的反应
金属单质与水的反应有两种情况：镁及镁以前常温下或加热条件下反应生成碱与氢气；镁后氢前金属单质在高温条件下与水蒸气反应生成氢气和金属氧化物（因对应碱的热稳定性较差）。
当钾、钙、钠、钡等金属与酸反应时，要考虑到过量的金属在酸消耗完后会继续与酸中的水反应。
例4：常温下将足量的钠、铁、铝分别投入到溶液质量及溶质质量分数均相同的盐酸溶液中，产生的氢气体积在相同条件下
A．钠可能最多　　　　B．铁可能最多　　　　　C．铝一定最多　　　　　D．一样多
解析：由于金属是足量的，故盐酸反应完，酸中的氢元素全部转化为氢气，生成的氢气一样多，答案似乎为D。且慢，由于金属是足量的，故盐酸反应完时，金属可能有剩余，而剩余的钠能与盐酸中的水反应继续生成氢气而另外两种金属不能，故钠置换生成的氢气可能最多。故答案为A。
5.用于分析金属与盐溶液反应中的特殊问题
在前面的问题3中，强调了金属不包括K、Ca、Na等金属，那么这几种金属与盐溶液相遇后情况是怎么样的呢？让我们先看一个实验：将一小粒钠投入到CuSO4溶液中，我们可以观察到的现象有：剧烈反应，有气泡产生和蓝色沉淀生成。但不能看到红色的单质铜出现。这是怎么回事呢？原来钠投入到CuSO4中首先发生：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑这一反应，生成的碱再发生：2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4。上述反应规律可概括为：K、Ca、Na等金属能与所有盐溶液、碱的溶液发生反应，但反应的本质均是先与水反应生成氢气和碱，然后可能发生的反应是生成的碱与溶液中的溶质发生复分解反应(若满足复分解反应的条件的话)。但与酸溶液的反应则是先与酸反应，只有当酸反应完后再与溶液中的水反应。
6.可用于比较金属的活泼性
不同的金属其活泼性是有差异的，利用金属活动顺序表可很方便地判断或比较不同的金属活泼性的相对强弱，具体说来是：金属活动顺序表中，从左到右，单质的活泼性(还原性)依次减弱。比较的方法是先找出被比较的金属在顺序表中的相对位置就可以确定其活泼性的相对强弱。
例5：A、B、C三种金属，将B、C分别放入稀硫酸中，B溶解而C不溶；将C放入A的盐溶液中，C的表面有A析出，则这三种金属的活泼性由强到弱的顺序为
A．A>B>C　　　　B．B＞C＞A　　　　C．B＞A＞C　　　　D．C＞B＞A
解析：因B能溶解在硫酸中而C不能，说明在顺序表中B排在氢前而C排在氯后，C能从溶液中置换出A，说明C在A的前面，即在表中三种金属的相对位置为B、C、A，故答案为B。
7.用于指导对金属氧化物、碱部分性质的学习
金属氧化物中有的能溶于水，且能与水反应生成相应的碱，有的则不能；碱是一种重要的试剂，能与许多物质反应，但难溶性碱与可溶性碱的性质有很大的不同，如一般情况下难溶性碱不与盐反应，难使酸碱指示剂变色而可溶性碱则可以；有的碱受热很容易分解而有的很难分解等。怎么掌握这部分知识呢？金属活动顺序表是个很好的助手，具体说来是在“表中位于铝以前的金属”的氧化物可溶于水并与水发生化合反应生成相应的碱，铝及铝以后的金属氧化物均不溶于水，更不与水反应；镁前面的金属(钾、钙、钠、钡)对应的碱可溶于水，受热后不容易分解，而镁、铜之间的金属形成的碱不溶于水且受热后很容易分解为金属氧化物和水。顺便指出的是，铜以后的金属不能形成稳定的碱。
8.用于指导物质的提纯
当杂质为金属单质或金属阳离子时，利用金属活动顺序表很容易设计出物质的提纯方案：当杂质为单质时，可用酸或盐作除杂试剂；当杂质为金属阳离子时，可用金属单质作除杂试剂。
例6：除去银粉中的少量铁粉，可用的试剂为______或______；除去FeSO4溶液中的少量CuSO4时，可用的试剂为______。
解析：由于杂质铁位于银的前面且在氢的前面，故可用酸来溶解铁将它除掉，也可用银盐与铁发生置换反应而将它除去；后者的杂质实质上的Cu2+这种阳离子且铜在表中位于铁的后面，故可用单质铁与它反应而将其除去。答案分别为硝酸银溶液或稀盐酸(稀硫酸)；铁粉。