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在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,在水溶液中就越容易失去电子变成离子,它的活动性就越强。在上列金属中,钾的活动性最强,钙次之,金的活动性最弱。该顺序是初中化学的重点。常用它来判断金属与酸或金属与盐溶液的置换反应能否发生,那么,在应用这一顺序时应注意些什么呢?
一、金属与酸溶液的置换反应
1、在金属活动性顺序里,只有排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢。如:锌比氢活泼,所以锌能置换出稀硫酸或盐酸中的氢而产生氢气;而铜没有氢活泼,所以铜不能与稀硫酸或盐酸反应。
2、铁与酸溶液发生置换反应时,生成的是亚铁盐,而不是铁盐。如:铁与稀硫酸的反应是:Fe+H2SO4=FeSO4+H2,而不是2Fe+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2。
3、“酸”一般是指非氧化性的盐酸、稀硫酸等。而像硝酸、浓硫酸这些具有强氧化性的酸与金属反应的情况比较复杂,它们与活泼金属反应不生成氢气,而生成水,不属于置换反应。且“酸”必须是溶液,否则,不能电离出H+,也就不能发生置换反应。
4、生成的盐必须可溶。若难溶,产生的沉淀则会覆盖在金属单质的表面,使反应不能持续进行。如:Pb与稀硫酸就不能持续反应,Pb+H2SO4(稀)=PbSO4+H2,因为PbSO4不溶于水,覆盖在铅的表面,使铅与稀硫酸脱离接触,反应就不能持续进行。
二、金属与盐溶液的置换反应
1、在金属活动性顺序里,只有排在前面的金属,才能把排在后面的金属从它的盐溶液里置换出来。例如:铁可以从CuCl2、CuSO4、Cu(NO3)2等铜盐溶液中置换出金属铜,而铜就不能从FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等亚铁盐、铁盐溶液中置换出金属铁。
2、K、Ca、Na2等活泼金属不能与盐溶液发生置换反应。因为,这些活泼金属遇到盐溶液时,先与溶液中的水反应生成碱和氢气,然后碱再与盐发生复分解反应。如:金属钠放到硫酸铜溶液中,先发生的反应是:2Na2+2H2O=2Na2OH+H2,后发生的反应是:2Na2OH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4, 总反应是:2Na2+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4+H2而不是2Na2+CuSO4=Na2SO4+Cu了。
3、金属铁与盐溶液发生置换反应时,均生成亚铁盐,而不是生成铁盐。如铁与硫酸铜溶液反应的方程式是:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,而不是2Fe+3CuSO4=Fe2(SO4)3+3Cu。
4、反应物的盐必须可溶,是溶液,置换反应才能发生。像AgCl、CuCO3等不溶性盐不能与金属发生置换反应。
5、生成的盐也必须可溶,反应才能持续进行。如:Pb与硫酸铜溶液就不能持续反应,Pb+CuSO4=PbSO4+Cu,因为PbSO4不溶于水,覆盖在铅的表面,使铅与硫酸铜脱离接触,反应就自行停止。
三、金属与混合盐溶液置换反应先后顺序的判断
金属与混合物的盐溶液反应时,金属单质与盐溶液中的金属,活动性差越大的先反应,即两种金属在活动性顺序里相距越远,置换反应越容易进行。最不活泼的金属最先析出,最活泼的金属则以阳离子的形式存在于溶液中。
例向AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后,过滤,往滤液中加入足量的稀盐酸,有白色沉淀产生。则析出的固体成分是()
A、 Fe Cu B、 Cu C、 Ag D、 AgCu
解析在溶液中,铁与硝酸银、硝酸铜都反应,但何者先何者后呢?现分以下两种情况讨论:
(1)假设铁与硝酸铜溶液先反应,则有:Fe+Cu(NO3)2=Fe(NO3)2+Cu,生成的铜又会与硝酸银溶液反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,两式相加即为总反应Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag, 即实质是铁与硝酸银溶液反应。
(2)假设铁与硝酸银溶液先反应,生成的银不会继续与硝酸铜溶液反应。
综合(1)(2)可知:铁与硝酸银溶液先反应,硝酸银完全反应后铁粉才与硝酸铜溶液反应。则:析出的固体中首先有Ag,其次有Cu,当铁粉过量时,固体中还有Fe。由于充分反应后,过滤,往滤液中加入足量的稀盐酸,有白色沉淀产生,所以滤液中肯定有Ag+,析出的固体中就只能是Ag。
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”