例析金屬活潑性順序的應(yīng)用

曹明華

應(yīng)用一：根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷某些置換反應(yīng)能否發(fā)生

1.判斷金屬與酸能否反應(yīng)

在金屬活動(dòng)性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。應(yīng)注意：

金屬必須排在氫前面；酸一般指鹽酸或稀硫酸。

2.判斷金屬與鹽溶液能否反應(yīng)

在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來。應(yīng)注意：

金屬不包括K 、Ca 、Na；鹽必須可溶于水。

例1判斷下列物質(zhì)能否反應(yīng)，寫出能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：（1）鋁與稀硫酸；（2）銀與稀鹽酸；

（3）鐵與稀鹽酸；（4）銅與硫酸鋅溶液；（5）銅與硝酸銀溶液；（6）鎂與氯化銀（不溶）。

解析（1）在金屬活動(dòng)性順序中鋁位于氫之前，故能反應(yīng)；（2）銀位于氫之后，故不能反應(yīng)；（3）鐵位于氫之前，故能反應(yīng)；（4）銅位于鋅之后，故不能反應(yīng)；（5）銅位于銀之前，故能反應(yīng)；（6）氯化銀不溶于水，故不能反應(yīng)。

答案：

（1）2Al+3H2SO4Al2（SO4）3+3H2↑

（3）Fe+2HClFeCl2+H2↑

（5）Cu+2AgNO32Ag+Cu（NO3）2

應(yīng)用二：結(jié)合所給信息判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

1.與酸反應(yīng)

能夠與酸反應(yīng)置換出氫的金屬比不能與酸反應(yīng)的金屬活潑；都能與酸反應(yīng)，反應(yīng)劇烈、產(chǎn)生氣泡較多的金屬比反應(yīng)緩慢、產(chǎn)生氣泡較少的金屬活潑。

2.與可溶性鹽反應(yīng)

活潑金屬能將不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來，由此可以比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。

例2現(xiàn)有X、Y、Z三種金屬，如果把X和Y分別放入稀硫酸中，X溶解并產(chǎn)生氫氣，Y不反應(yīng)；如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中，過一會(huì)兒，在Y表面有銀析出，而Z沒有變化。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)，判斷X、Y和Z的金屬活動(dòng)性順序。

解析X溶解并產(chǎn)生氫氣，Y不反應(yīng)，說明金屬活動(dòng)性：X>Y；

Y表面有銀析出，而Z沒有變化，說明金屬活動(dòng)性：Y>Z。

答案：金屬活動(dòng)性：X>Y>Z

應(yīng)用三：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究金屬活動(dòng)性順序強(qiáng)弱

設(shè)計(jì)原理：根據(jù)金屬與酸能否反應(yīng)或反應(yīng)的劇烈程度或根據(jù)金屬能否把另一種金屬從其鹽溶液里置換出來等方法，設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)方法：（1）驗(yàn)證兩種金屬的活動(dòng)性順序時(shí)，可以將一種金屬放在另一種金屬的可溶性鹽溶液中，觀察能否將另一種金屬置換出來或根據(jù)與酸能否反應(yīng)及反應(yīng)的劇烈程度來判斷。

（2）比較三種金屬活動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

方法一：“兩金夾一鹽”。即選用三種金屬中活動(dòng)性最強(qiáng)和最弱的兩種金屬的單質(zhì)及活動(dòng)性介于兩種金屬之間的金屬的鹽溶液作為試劑，根據(jù)兩種金屬單質(zhì)分別與鹽溶液反應(yīng)的情況進(jìn)行判斷。

方法二：“兩鹽夾一金”。即選用三種金屬中活動(dòng)性排在中間的金屬單質(zhì)及其他兩種金屬的鹽溶液作為試劑，根據(jù)金屬單質(zhì)分別與兩種鹽溶液反應(yīng)的情況判斷。

例3為了驗(yàn)證鐵、銅、銀的金屬活動(dòng)性順序，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

Ⅰ.將鐵片浸入稀硫酸

Ⅱ.將銅片浸入稀硫酸

Ⅲ .將鐵片浸入硝酸銀溶液

（1）上述實(shí)驗(yàn)（填“能”或“不能”）驗(yàn)證三種金屬的活動(dòng)性順序；

（2）將鐵、銅、銀三種金屬浸入溶液（只填一種），即可驗(yàn)證它們的活動(dòng)性順序。

解析（1）上述實(shí)驗(yàn)中無法比較金屬銅和金屬銀的活動(dòng)性強(qiáng)弱；（2）根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，選擇活動(dòng)性較活潑的金屬的鹽溶液即可證明活動(dòng)性強(qiáng)弱，將鐵、銅、銀三種金屬浸入可溶性銅鹽溶液中即可。

答案：（1）不能

（2）硫酸銅（或硝酸銅或氯化銅等可溶性銅鹽）

應(yīng)用四：根據(jù)金屬活動(dòng)性順序分析反應(yīng)后濾液、濾渣成分

當(dāng)兩種或多種金屬的鹽溶液同時(shí)存在時(shí)，最不活潑的金屬先從溶液中被置換出來。

當(dāng)兩種或多種金屬與一種金屬的鹽溶液同時(shí)混合時(shí)，最活潑的金屬先發(fā)生置換反應(yīng)。

例4在氯化銅和氯化亞鐵的混合溶液中加入一定質(zhì)量的鎂粉，充分反應(yīng)后過濾，得到濾渣和濾液。

濾液中一定含有的溶質(zhì)是（填化學(xué)式）；

向?yàn)V渣中滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，則濾渣中一定含有的物質(zhì)是，可能含有的物質(zhì)是（填化學(xué)式）。

解析在金屬活動(dòng)性順序中三種金屬活動(dòng)性： Mg>Fe>Cu，鎂粉加入混合溶液中先置換銅再置換鐵，所以濾液中一定含有氯化鎂；向?yàn)V渣中滴加稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，確定濾渣中一定有鐵，不能確定是否一定有鎂剩余。

答案：MgCl2Cu、FeMg

應(yīng)用五：結(jié)合金屬活動(dòng)性順序分析金屬與酸反應(yīng)生成氫氣圖像

1.方法歸納：等質(zhì)量的金屬與足量的酸反應(yīng)

酸是足量的，說明金屬完全反應(yīng)，所以最終生成氫氣的質(zhì)量要依據(jù)金屬的質(zhì)量來計(jì)算?？蓺w納為如下公式：

酸足量：M（H2）=金屬元素的化合價(jià)/金屬的相對(duì)原子質(zhì)量*M（金屬質(zhì)量）

注：金屬越活潑，反應(yīng)速率越快，所需時(shí)間越短。

2.足量的金屬與等量的酸反應(yīng)

金屬是足量的，說明酸完全反應(yīng)，最終生成氫氣的質(zhì)量要依據(jù)酸的質(zhì)量來計(jì)算，所以最終生成氫氣的質(zhì)量相等。

例5將等質(zhì)量的鎂和鐵分別放入等質(zhì)量、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸中，生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖1所示，下列說法錯(cuò)誤的是（）。

圖1A.反應(yīng)結(jié)束后鎂一定有剩余

B.反應(yīng)消耗鹽酸的總質(zhì)量一定相等

C.0-t1時(shí)段，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量鎂比鐵大

D.0-t2時(shí)段，參加反應(yīng)的鎂的質(zhì)量與鐵相等解析如圖1最終生成氫氣的質(zhì)量相等，則消耗鹽酸的質(zhì)量相等，而反應(yīng)中生成氫氣的質(zhì)量相等時(shí)，需要鎂的質(zhì)量少、需要鐵的質(zhì)量多，已知“等質(zhì)量的鎂和鐵”，因此鐵可能正好反應(yīng)，而鎂有剩余，故A說法正確；由題圖可知生成氫氣的質(zhì)量是相等的，則參加反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量也是相等的，故B說法正確；由題圖可知，0-t1時(shí)段，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量曲線鎂在鐵的上方，即鎂的比鐵的多，故C說法正確；0-t2時(shí)段產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等，由反應(yīng)中生成氫氣質(zhì)量相等時(shí)，需要鎂的質(zhì)量少、需要鐵的質(zhì)量多可知，D說法錯(cuò)誤。

答案：選D。

（收稿日期：2016-10-23）