金属活动性相关规律
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金属活动性定义金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
概述金属的活动性是反映金属在水溶液里形成水合离子倾向的大小,也就是反映金属在水溶液里起氧化反应的难易,它是以金属的标准电极电位为依据的。
标准电极电位越小,其金属活动性越强,在水溶液里形成水合离子倾向越强,在水溶液里越容易被还原。
从能量角度来看,金属的标准电极电位除了与金属元素原子的电离能有关外,同时还与金属的升华能(固态单质变为气态原子时所需的能量)、水合能(金属阳离子与水化合时所放出的能量)等多种因素有关。
金属的活动性顺序最初是由化学家根据金属间的置换反应,还有金属跟水和各种酸、碱的反应总结而成。
金属性是指元素的原子在化学反应中失去价电子成为阳离子的的能力。
金属性的强弱用金属元素原子的最外层电子的电离能(基态的气态原子或基态的气态阳离子失去一个电子形成基态的气态阳离子所需要的最小能量称为元素的电离能)大小来衡量。
电离能可以定量的比较气态原子失去电子的难易,电离能越大,原子越难失去电子,其金属性越弱;电离能越小,原子越易失去电子,其金属性越强。
影响电离能大小的因素是:有效核电荷、原子半径、和原子的电子构型金属性强的元素,一般来说它的活动性也大,但也有不一致的情况。
例如,钠的第一电离能比钙的第一电离能要小,因此钠的金属性要比钙强。
但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大,即钙的标准电极电势比钠要负,所以钙的金属活动性比钠大。
铜和银也有类似上述的情况。
由此可见,金属性与金属活动性两者概念是有区别的。
应用(1)排在前面的金属可以将排在后面的金属从它们的金属溶液中置换出来。
(2)理论上讲,排在氢(H)前的金属才能和有氧化性的酸反应,置换出氢。
(3)排在越后的金属越容易,也越先从它们的化合物中被置换出来。
(4)排在越前的金属越容易,也越先把其他化合物中的金属置换出来。
在判断溶液中的置换反应能否发生,以及发生置换反应的次序时,使用它是一种很简便的办法切记!金属活动性和反应的剧烈程度无关!大多数人认为铯与水反应会爆炸,而锂与水反应很平和,误以为铯比锂活泼,但这种观点是错误的。
对金属活动性顺序的理解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,它的金属活动性就越强;金属的位置越靠后,该金属的阳离子在水溶液中就越容易得到电子变成原子,它的金属活动性就越弱。
1、在金属活动性顺序中,排在氢前面的金属能置换出酸中的氢。
注意:(1)一般不使用非常活泼的金属(如钾、钙、钠)与酸反应制取氢气。
因为它们在常温下极易与水反应,置换出水中的氢,且反应非常剧烈。
(2)酸应采用非氧化性酸,如盐酸、稀硫酸等。
而不用浓硫酸或硝酸,因为它们的氧化性比较强,金属与之后反应生成水,不生成氢气。
(3)不用挥发性酸(如浓盐酸)制取氢气。
因为用挥发性酸制得的气体不纯。
(4)酸应用可溶性的酸,不溶性的酸(如硅酸)不能与金属发生置换。
(5)金属与酸反应生成的化合物必须溶于水,若生成的化合物不溶于水,则生成的化合物会附着在金属表面,阻碍与金属继续反应。
如制取氢气时不用铅与稀硫酸反应,是因为生成的硫酸铅微溶于水,阻碍反应继续进行。
2、排在前面的金属一般能够把排在后面的金属从它的化合物溶液里置换出来。
注意:(1)钾、钙、钠等活泼金属不能从化合物溶液里置换出金属。
当它们与化合物溶液接触时,先与溶液中的水反应生成相应的碱,碱再与化合物溶液反应。
如将钠放硫酸铜溶液中,发生反应的化学方程式为:2Na+2H2O====2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4====Cu(OH)2+Na2SO4(2)化合物必须可溶,因为金属与化合物的反应必须在溶液中进行,如:Fe+2AgCl====FeCl2+2Ag就是错误的。
(3)铁与化合物溶液反应时生成物中铁元素显+2价。
如:Fe+CuSO4====Cu+FeSO4金属活动性顺序典型题例题与练习一、根据金属活动性顺序直接判断金属的活动性强弱例1下列各组金属的活动性,符合由强到弱顺序排列的是( ).A.Zn、Al、Mg B.An、Fe、HgC.Cu、Fe、Zn D.Ag、Zn、Mg分析:根据金属活动性顺序,逐项分析得答案为B.二、根据化学反应判断金属的活动性强弱例2X、Y、Z三种金属的活动性,可用下列化学方程式说明:Z+Y(NO3)2===Z(NO3)2+Y;X+Y(NO3)2===X(NO3)2+Y;Z+H2SO4(稀)===ZSO4+H2↑===X跟稀H2SO4不发生反应.则三种金属的活动性由强到弱的顺序是________.分析:由金属活动性顺序表可知:Z排在H前面,X排在H后面;Z的活动性比Y强,X 的活动性比Y强,故金属活动性由强到弱的顺序应是Z>X>Y.练习:有甲、乙、丙三种金属,甲能从丙盐溶液中置换出丙,将乙、丙投入到稀硫酸中,丙溶解而乙不溶解,则这三种金属的活动性顺序是[ ]A.乙>甲>丙B.甲>丙>乙C.乙>丙>甲D.丙>乙>甲分析:按照题意可知,甲能从丙盐溶液中置换出丙,故甲比丙活泼;丙能与稀硫酸反应,丙应比氢活泼;乙不与稀硫酸反应,故乙比氢不活泼。
金属活动性规律1.排在前面的金属可以将排在后面的金属从它们的金属溶液中置换出来。
(若金属过于活泼,则会直接与水反应,并不会与水中的金属离子反应);2.理论上讲,金属活动性表中铁及排在其前的金属均可置换出纯水中的氢;3.若只考虑氢离子的氧化性,排在氢(H)前的金属才能和非氧化性酸反应,置换出氢;4.排在越后的金属越容易,也越先从它们的化合物中被置换出来;排在越前的金属越容易,也越先把其他化合物中的金属置换出来。
金属活动性顺序表的意义(1)金属的位置越靠前,它的活动性越强(2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(强氧化酸除外)。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。
(4)很活泼的金属,如K、Ca、Na与盐溶液反应,先与溶液中的水反应生成碱,碱再与盐溶液反应,没有金属单质生成。
如:2Na+CuSO4+2H2O==Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应,如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:Fe2O3+3H22Fe+3H2O(二)金属活动性的应用:1.判断金属是否能与酸溶液或盐溶液发生反应;2.根据几种不同金属与酸溶液、盐溶液反应的现象,判断金属的活动顺序;3.根据不同金属与酸溶液反应的图像关系,判断生成氢气的速率、质量、金属活动性顺序并比较相对原子质量的大小;4.根据金属与盐溶液的反应,判断滤液、滤渣的成分。
金属活动性定义:金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
常见金属活动性顺序:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au金属原子与金属离子得失电子能力的比较金属活动性顺序表的应用(1)判断某些置换反应能否发生a.判断金属与酸能否反应:条件:①金属必须排在氢前面②酸一般指盐酸或稀硫酸b.判断金属与盐溶液能否反应:条件:①单质必须排在盐中金属的前面②盐必须可溶于水③金属不包含K、Ca、Na(2)根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。
金属活动性知识总结
【基础】必须掌握好,能根据规律写出反应化学方程式
一、金属跟酸反应放出氢气的反应规律:
(1)排在氢前面的金属才能置换酸中的氢,金属活动性越强,反应越剧烈。
(2)酸一般指盐酸和稀硫酸,不能用浓流酸,硝酸。
否则得不到氢气。
(3)Fe跟酸反应生成的是亚铁盐。
二、金属跟盐溶液反应规律:
(1)反应物中单质金属要排在盐中金属元素前面。
(2)反应物中盐必须是可溶性的,即是盐溶液,否则反应不能进行;
(3)Fe跟盐溶液反应生成的是亚铁盐。
(4)K、Ca、Na等活动性极强的金属由于常温下就能与盐溶液中的水发生反应,生成碱,故不能置换出盐中的金属。
(不要设计这三种金属和盐溶液的反应)
可以练习一下课本下册13页练习1-5
【应用】
一、金属与酸反应产生氢气的相关规律(一般常用四种金属:Mg Al Fe Zn)
利用金属与酸反应的化学方程式可以找出反应中金属与氢气的质量比:
Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑Fe + 2HCl === FeCl2 + H2↑
65 2 56 2
Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑2Al + 6HCl== 2AlCl3 + 3H2↑
24 2 54 6
18 2
分析四个反应可以看出:如果都产生2份质量的氢气,需要四种金属质量份数是金属的相对原子质量(Al相当于相对原子质量是18的正二价金属),就是说,如果产生等质量的氢气,需要的金属质量从少到多顺序是:Al Mg Fe Zn 。
反过来:如果参加反应的四种金属质量相等,则生成氢气质量从多到少顺序是:Al Mg Fe Zn
①相同质量的四种金属与足量酸反应产生H2的质量是:Al>Mg>Fe>Zn。
(等量金属足量酸,金属完全反应)
(正二价金属的相对原子质量越小,产生的氢气越多,Al可以看作是相对原子质量为18的正二价金属,注意:Al是正三价金属,只是在这个计算中可以看作正二价而已)
②相同质量、相同质量分数的同种酸(同样的酸)与足量的四种金属反应产生H2的质量:一样多。
(同样酸与足量金属,酸完全反应)
③相同条件下,金属活动性越强反应越剧烈,反应时间就越短。
根据以上总结,可以将以上规律用下面图像表示出来,注意理解!
1、等量金属与足量酸时
2、足量金属与同种等量同浓度酸反应时
二、金属跟混合盐溶液反应的次序:
在金属活动性顺序表里,排在越后面的金属,越易被从它们的盐溶液里置换出来。
或者说:金属活动性相差越大,置换反应越易先发生。
(距离远的先反应)
【典例全分析1】不要盲目做题,要做到学会一个题,懂得一类知识的应用,会解一类题。
学好理科必须有方法
(2015包头)某化学小组向一定量AgNO 3和Cu(NO 3)2混合溶液中加入一定量的Mg 粉,充分反应后过滤,得到滤液A 和固体B 。
对滤液A 所含的溶质有以下几种猜想:
反应时间
氢气质量
Mg Al Zn Fe
氢气质量
①Mg(NO3)2、AgNO3、Cu(NO3)2 ②Mg(NO3)2、Cu(NO3)2
③Mg(NO3)2、AgNO3④只有Mg(NO3)2
经过讨论大家一致认为不合理的猜想是______(填标号),其理由是____________________________。
【解析】
由金属活动性顺序表可知,题中涉及的三种金属的活动性顺序为Mg> Cu> Ag,因此,向一定量AgNO3和Cu(NO3)2混合溶液中加入一定量的Mg粉,Mg要首先与AgNO3溶液反应,完全反应后才能与Cu(NO3)2溶液反应,而真实的反应到哪一步则取决于Mg 粉的量。
所以,充分反应后过滤,得到滤液和固体有五种可能情况:
1、当Mg粉少量只够与部分AgNO3溶液反应时:
发生的反应只有一个:Mg+ 2AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag
所以,滤液溶质:剩余的AgNO3,还没有反应的Cu(NO3)2和生成的Mg(NO3)2 固体:只有反应置换出的Ag
2、当Mg粉的量较多恰好够与全部AgNO3溶液反应时:
发生的反应也只有一个:Mg+ 2AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag
所以,滤液溶质:还没有反应的Cu(NO3)2和生成的Mg(NO3)2
固体:只有反应置换出的Ag (注意:是全部Ag,比第一种情况要多)
3、当Mg粉的量再多一些,能够与全部AgNO3溶液反应和部分Cu(NO3)2溶液反应时:
发生的反应有两个:
Mg+ 2AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag
Mg+ Cu(NO3)2== Mg(NO3)2+ Cu
所以,滤液溶质:反应剩余的Cu(NO3)2和生成的Mg(NO3)2
固体:全部的Ag和部分的Cu
4、当Mg粉的量再多一些,恰好与全部AgNO3溶液和全部Cu(NO3)2溶液反应时:
发生的反应有两个:
Mg+ 2AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag
Mg+ Cu(NO3)2== Mg(NO3)2+ Cu
所以,滤液溶质:只有生成的Mg(NO3)2
固体:全部的Ag和全部的Cu
5、当Mg粉过量时:
发生的反应有两个:
Mg+2 AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag
Mg+ Cu(NO3)2== Mg(NO3)2+ Cu
所以,滤液溶质:只有生成的Mg(NO3)2
固体:全部的Ag和全部的Cu 和过量剩余的Mg
依据分析,所以本题中的③Mg(NO3)2、AgNO3是不可能的(仔细思考原因)
【典例分析2】(2015岳阳)向AgNO3溶液中加入一定质量Fe和Al的混合粉末,充分反应后过滤,得到滤渣和浅绿色滤液。
下列说法正确的是()
A.滤液中一定含有Al3+、Ag+
B.滤液中一定含有Fe2+、Ag+
C.滤渣中一定含有Fe
D.滤渣中一定含有Ag
【解析】
由金属活动性顺序表可知,三种金属的活动性顺序为Al > Fe > Ag,因此向AgNO3溶液中加入一定质量的Fe和Al的混合粉末,Al首先与 AgNO3溶液反应,Al完全反应后,Fe才与AgNO3溶液反应。
由于充分反应后,滤液显浅绿色,说明Al已反应完,Fe参加了反应,因此滤液中一定含有Fe(NO3)2、Al(NO3)3,可能含有AgNO3,滤渣中一定含有Ag,可能含有Fe。
三、若用三种试剂验证三种金属的活动性顺序,最简单的试剂的选用步骤为:
⑴将要验证的金属按活动性顺序排列
⑵若排在中间的金属选用单质,两边的金属选用它们盐溶液;(盐、金、盐)
若排在中间的金属选用它的盐溶液,两边的金属则选用单质。
(金、盐、金)四、金属与盐溶液反应后的质量,常表现的结果为:
金属增重,溶液减重;例如:Mg+ 2AgNO3== Mg(NO3)2+2Ag 参加反应的Mg和生成的Ag的质量比是24:216 就是金属增重,那么溶液减重
金属减重,溶液增重;例如:Zn+FeSO4===ZnSO4+Fe 参加反应的金属Zn和生成的金属Fe的质量比是65;56所以金属减重,那么溶液增重
五、金属和酸反应时溶液都增重,因为参加反应金属质量都会比生成氢气多。
可以自己举例试试。