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金属活动顺序表的应用

常见金属的活动顺序为:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、SN、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au,从左→右顺序,反映了金属在溶液中失电子生成金属阳离子的能力逐渐减弱(即还原性),而其对应的阳离子得电子能力逐渐增强(即氧化性)。

该表有多种应用,归纳如下:

(1)判断金属与酸能否发生置换反应:氢前金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应。

氢前:Zn+H2SO4(稀)=ZnsO4+H2

氢后:Cu+H2SO4(稀) 不能

(2)判断金属与盐溶液能否发生置换反应:排在前边的较活泼的金属能把后边金属从其盐溶液中置换出来,生成新盐和新金属。

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

Cu+FeSO4 不能

例外情况:

①极活泼金属(K、Ca、Na等)与盐溶液反应:首先活泼金属置换水中氢,而生成碱和氢气;新生成的碱有可能与盐溶液发生复分解反应,生成不溶性碱。

如金属钠投入CuSO4溶液中,发生反应依次是:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4

可合并为2NA+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2

②活泼金属(Mg、Al、Zn等)和强酸弱碱盐溶液反应时,可以产生氢气:如NH4Cl与Mg反应时,NH4Cl发生水解反应,使溶液呈酸性;Mg与溶液中氢离子发生置换,反应生成氢气;[H]的降低又促使NH4Cl水解平衡向右方向进行,溶液碱性增强,Mg2+与碱生成Mg(OH)2↓沉淀。

NH4+H2O 金属活动顺序表的应用NH3·H2O+H+

Mg+2H=Mg2++H2

Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4

③金属与具有强氧化性的盐发生非置换反应的氧化—还原反应。

如Cu、Zn、Fe与FeCl3溶液所发生的反应是:

Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2

Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2

Fe+2FeCl3=3FeCl2

(3)判断金属与水能否发生置换反应。

极活泼金属(K、Ca、Na)可与冷水发生置换氢的反应;活泼金属(Mg、Al)可与热水发生置换氢的反应;较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸汽,在高温下反应,可置换水中氢生成氢气,但生成的氢氧化物受热分解,最后得到金属氧化物;氢后金属与水不反应。

2Na+2H2O(冷)=2NaOH+H2

Mg+2H2O(热)=Mg(OH)2↓+H2

Zn+H2O(气) 金属活动顺序表的应用ZnO+H2

3Fe+4H2O(气) 金属活动顺序表的应用Fe3O4+4H2

Cu+H2O 不能

(4)判断金属原子的还原性和金属离子的氧化性强弱:

金属活动顺序表中由左→右(K→Au),金属原子失去电子的能力由易到难,即金属原子的还原性由强到弱;与之相反,金属阳离子得电子能力由弱到强,即金属阳离子的氧化性由弱到强。

(5)判断金属单质与氧反应的难易程度:

位于金属活动顺序表越前面的金属,越易与氧发生反应:极活泼金属(K、Ca、Na)常温下就极易被氧化;活泼金属(Mg、Al、Zn)常温时能与氧反应;而较活泼金属Fe→Hg,在常温干燥的空气里不易与氧反应,高温时才能与氧反应;不活泼金属Ag、Pt、Au即使加热条件下与氧也很难发生反应。

4Na+O2=2Na2O、

2Na2O+O2=2Na2O2(常温)

4Al+3O2=2Al2O3(常温)

3Fe+2O2(纯)金属活动顺序表的应用Fe3O4

2Fe+O2(纯) 金属活动顺序表的应用2FeO(炼钢炉)

2Cu+O2金属活动顺序表的应用 2CuO

Au+O2 不反应。

(6)判断原电池正、负极及电极反应;

由两种金属构成的原电池电极,位于金属活动顺序表前面的金属为负极,负极发生的反应是:电极金属失电子被氧化,形成金属阳离子进入溶液;而位于后面的金属则为正极,溶液中阳离子(酸性条件下为氢离子,中性条件下为2H2O和O2)在正极上得到电子被还原。

如由Zn、Cu和稀H2SO4构成原电池,Zn为负极、Cu为正极,电极反应是负极:Zn-2E=Zn2+、正极:2H+2E=H2↑。

银锌电池,Zn为负极,Ag2O为正极。

(7)判断电解池中离子放电顺序(惰性电极)

金属阳离子在电解池阴极放电,即阳离子得电子被还原成原子的过程。在离子浓度相同的条件下,由于按下面顺序阳离子得电子能力由弱变强。

故越后面的阳离子,越易放电。因此,当电解液中有两种以上阳离子时,强氧化性的阳离子在阴极上优先被还原成金属单质。

在一般盐溶液中,且H离子浓度很小时,离子的放电顺序是:

Au3+>Ag>Fe3+>Cu2+……>Fe2+>Zn2+,阳离子在阴极上发生还原反应,生成金属单质;但Fe3+只能还原成Fe2+,而得不到Fe单质;而Al3+、Mg2+、Na、K等不会被还原,而是放出H2

(8)判断金属在自然界的存在状态

活泼的金属,均以化合态形式存在于自然界。

位于Cu→Ag之间的金属,是性质不够活泼的金属,以化合态和游离态两种形式存在于自然界。

位于最后面的Au、Pt金属,其性质不活泼,仅以游离态存在于自然界。

(9)判断金属氢氧化物的热稳定性强弱:

在金属活动顺序表中越前面的金属其氢氧化物越稳定,难热解,越后面的金属氢氧化物越易分解,极不活泼的金属Pt、Au甚至无氢氧化物。

①KOH,NaOH在1000℃以上也很难分解;

②Mg(OH)2→Cu(OH)2低于1000℃受热可发生分解反应:

Cu(OH)2金属活动顺序表的应用 CuO+H2O  2Al(OH)3 金属活动顺序表的应用Al2O3+3H2O;

③AgOH→Hg(OH)2常温下即可发生分解反应:

2AgOH金属活动顺序表的应用Ag2O+H2O。

(10)判断金属的冶炼方法

金属冶炼是使金属离子得到电子,被还原成金属原子的过程。

金属活动顺序表中的不同金属,因金属阳离子结合电子能力不等,方法不同:

①K→Al活泼金属,因阳离子氧化性弱,所以只能采取电解熔融态化合物方法“冶炼”:

2NaCl 金属活动顺序表的应用2Na+Cl2

MgCl2 金属活动顺序表的应用Mg+Cl2

2Al2O3 金属活动顺序表的应用4Al+3O2

②Zn→Cu之间较活泼金属,采用还原剂法冶炼:

Fe2O3+3CO 金属活动顺序表的应用2Fe+3CO2

③Ag、Hg用加热法制取:HgS+O2 金属活动顺序表的应用Hg+SO2

④Pt、Au在自然界呈游离态,一般物理方法即可得到。

(11)判断硝酸盐受热分解的产物:

金属活动顺序表中不同位置的金属,其硝酸盐热解有以下三种情况:

K→Na硝酸盐热解后,生成亚硝酸盐和氧气,2KNO3 金属活动顺序表的应用2KNO2+O2↑。

Mg→Cu之间的硝酸盐热解后,生成金属氧化物、二氧化氮和氧气。

2Cu(NO3)2 金属活动顺序表的应用2CuO+4NO2↑+O2↑。

Cu以后金属的硝酸盐热解后,生成金属单质、二氧化氮和氧气。

2AgNO3 金属活动顺序表的应用2Ag+2NO2+O2↑。


(责任编辑:化学自习室)
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