金屬活性序:順序、圖表與口訣
活性序根據金屬與水和酸的反應情形,把金屬從最活潑到最不活潑排序。可用它預測置換反應,並解釋每種金屬如何從礦石中提煉。
記憶口訣:鉀鈉鋰鈣鎂鋁碳,鋅鐵氫銅銀金。
活性序的順序
從最活潑到最不活潑:鉀、鈉、鋰、鈣、鎂、鋁、碳、鋅、鐵、錫、鉛、氫、銅、銀、金和鉑。碳和氫是非金屬,作為參考點列入。口訣「鉀鈉鋰鈣鎂鋁碳,鋅鐵氫銅銀金」涵蓋了主要成員,但略去錫、鉛和鉑。
如何解讀
每個元素旁的註記描述它的行為。鉀、鈉、鋰和鈣會與冷水反應,其中鉀反應劇烈。再往下,金屬需要水蒸氣或酸才會反應,而銅、銀、金和鉑根本不會從稀酸中釋放氫氣。鋁常顯得不活潑,因為一層薄而堅韌的氧化鋁保護著它的表面。
活性序能預測什麼
置換:較活潑的金屬會把較不活潑的金屬從其化合物的溶液中置換出來。鋅放入藍色的硫酸銅(II) 溶液中會被銅覆蓋,藍色隨之褪去:Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu。銅放入硫酸鋅溶液中則沒有反應,因為銅在鋅的下方。
酸:氫上方的金屬會與鹽酸等稀酸反應,生成鹽和氫氣,例如 Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂。提煉:碳下方的金屬(如鐵和鉛)可以把氧化物與碳一起加熱來提煉,而碳上方的金屬(如鋁)則以電解提煉。
演算範例
鐵釘會與硫酸銅(II) 溶液反應嗎?鐵在銅的上方,所以會:Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu,鐵釘會覆上一層紅棕色的銅。銀會與稀鹽酸反應嗎?銀在氫的下方,所以不會產生氫氣,也看不到任何變化。
常見問題
活性序中最活潑的金屬是什麼?
鉀是這個活性序中最活潑的金屬;它與冷水劇烈反應,釋出的氫氣會著火。第 1 族更下方的銣和銫甚至更活潑,但學校很少使用。
為什麼碳和氫在活性序中?
它們是參考點,不是金屬。碳顯示哪些金屬氧化物可以與碳一起加熱還原,而氫顯示哪些金屬會從稀酸中釋放氫氣。
什麼是置換反應?
較活潑的元素取代化合物中較不活潑的元素。例如鎂會把銅從硫酸銅(II) 溶液中置換出來:Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu。