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。

最活泼最不活泼
  1. 钾与冷水剧烈反应
  2. 钠与冷水猛烈反应
  3. 锂与冷水平稳反应
  4. 钙与冷水缓慢反应
  5. 镁与水蒸气和稀酸反应
  6. 铝与稀酸反应(氧化层使反应变慢)
  7. 碳参照:可还原其下方的金属氧化物
  8. 锌与稀酸反应
  9. 铁与稀酸缓慢反应
  10. 锡与稀酸反应非常缓慢
  11. 铅与稀酸反应非常缓慢
  12. 氢参照:上方的金属能从酸中置换出氢
  13. 铜不与稀酸反应
  14. 银不与稀酸反应
  15. 金非常不活泼
  16. 铂非常不活泼

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。