金属活动性顺序:顺序、图表与口诀
金属活动性顺序根据金属与水和酸的反应情况,把金属从最活泼到最不活泼排列。可用它预测置换反应,并解释各种金属如何从矿石中提取。
口诀:钾钠锂钙镁铝碳,锌铁锡铅氢铜银,金铂。
顺序排列
从最活泼到最不活泼依次为:钾、钠、锂、钙、镁、铝、碳、锌、铁、锡、铅、氢、铜、银、金和铂。碳和氢是作为参照点列入的非金属。口诀“钾钠锂钙镁铝碳,锌铁锡铅氢铜银,金铂”可以顺口背出整个顺序。
如何解读
每个元素旁边的注释描述了它的表现。钾、钠、锂和钙能与冷水反应,其中钾反应剧烈。再往下,金属需要水蒸气或酸才能反应,而铜、银、金和铂根本不能从稀酸中置换出氢。铝常显得不活泼,是因为表面有一层薄而坚韧的氧化铝保护膜。
该顺序能预测什么
置换:较活泼的金属能从其化合物的溶液中置换出较不活泼的金属。锌放入蓝色的硫酸铜(II)溶液中会镀上一层铜,蓝色逐渐褪去:Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu。铜放入硫酸锌溶液中没有反应,因为铜排在锌的后面。
酸:排在氢前面的金属与盐酸等稀酸反应生成盐和氢气,例如 Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂。提取:排在碳后面的金属,如铁和铅,可以通过把其氧化物与碳共热来提取,而排在碳前面的金属,如铝,则用电解法提取。
例题
铁钉会与硫酸铜(II)溶液反应吗?铁排在铜前面,所以会:Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu,铁钉上会镀上一层红棕色的铜。银会与稀盐酸反应吗?银排在氢后面,所以不会产生氢气,也看不到任何变化。
常见问题
金属活动性顺序中最活泼的金属是什么?
钾是这个顺序中最活泼的金属;它与冷水反应剧烈,放出的氢气会燃烧。位于第 1 族更下方的铷和铯更为活泼,但学校里很少使用。
为什么碳和氢也在金属活动性顺序中?
它们是参照点,而不是金属。碳表明哪些金属氧化物可以与碳共热而被还原,氢则表明哪些金属能从稀酸中放出氢气。
什么是置换反应?
较活泼的元素取代化合物中较不活泼的元素。例如,镁能从硫酸铜(II)溶液中置换出铜:Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu。