例析金屬活潑性順序的應用

曹明華

應用一：根據金屬活動性順序判斷某些置換反應能否發生

1.判斷金屬與酸能否反應

在金屬活動性順序里，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

在金屬活動性順序里，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判斷下列物質能否反應，寫出能發生反應的化學方程式：（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）在金屬活動性順序中鋁位于氫之前，故能反應；（2）銀位于氫之后，故不能反應；（3）鐵位于氫之前，故能反應；（4）銅位于鋅之后，故不能反應；（5）銅位于銀之前，故能反應；（6）氯化銀不溶于水，故不能反應。

答案：

（1）2Al+3H2SO4Al2（SO4）3+3H2↑

（3）Fe+2HClFeCl2+H2↑

（5）Cu+2AgNO32Ag+Cu（NO3）2

應用二：結合所給信息判斷金屬活動性強弱

1.與酸反應

能夠與酸反應置換出氫的金屬比不能與酸反應的金屬活潑；都能與酸反應，反應劇烈、產生氣泡較多的金屬比反應緩慢、產生氣泡較少的金屬活潑。

2.與可溶性鹽反應

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性強弱。

例2現有X、Y、Z三種金屬，如果把X和Y分別放入稀硫酸中，X溶解并產生氫氣，Y不反應；如果把Y和Z分別放入硝酸銀溶液中，過一會兒，在Y表面有銀析出，而Z沒有變化。根據以上實驗事實，判斷X、Y和Z的金屬活動性順序。

解析X溶解并產生氫氣，Y不反應，說明金屬活動性：X>Y；

Y表面有銀析出，而Z沒有變化，說明金屬活動性：Y>Z。

答案：金屬活動性：X>Y>Z

應用三：設計實驗探究金屬活動性順序強弱

設計原理：根據金屬與酸能否反應或反應的劇烈程度或根據金屬能否把另一種金屬從其鹽溶液里置換出來等方法，設計探究實驗。

設計方法：（1）驗證兩種金屬的活動性順序時，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與酸能否反應及反應的劇烈程度來判斷。

（2）比較三種金屬活動性的實驗設計

方法一：“兩金夾一鹽”。即選用三種金屬中活動性最強和最弱的兩種金屬的單質及活動性介于兩種金屬之間的金屬的鹽溶液作為試劑，根據兩種金屬單質分別與鹽溶液反應的情況進行判斷。

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

例3為了驗證鐵、銅、銀的金屬活動性順序，設計了如下實驗：

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）上述實驗（填“能”或“不能”）驗證三種金屬的活動性順序；

（2）將鐵、銅、銀三種金屬浸入溶液（只填一種），即可驗證它們的活動性順序。

解析（1）上述實驗中無法比較金屬銅和金屬銀的活動性強弱；（2）根據金屬活動性順序，選擇活動性較活潑的金屬的鹽溶液即可證明活動性強弱，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）

應用四：根據金屬活動性順序分析反應后濾液、濾渣成分

當兩種或多種金屬的鹽溶液同時存在時，最不活潑的金屬先從溶液中被置換出來。

當兩種或多種金屬與一種金屬的鹽溶液同時混合時，最活潑的金屬先發生置換反應。

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

濾液中一定含有的溶質是（填化學式）；

向濾渣中滴加稀鹽酸，有氣泡產生，則濾渣中一定含有的物質是，可能含有的物質是（填化學式）。

解析在金屬活動性順序中三種金屬活動性： 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；向濾渣中滴加稀鹽酸，有氣泡產生，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

應用五：結合金屬活動性順序分析金屬與酸反應生成氫氣圖像

1.方法歸納：等質量的金屬與足量的酸反應

酸是足量的，說明金屬完全反應，所以最終生成氫氣的質量要依據金屬的質量來計算。可歸納為如下公式：

酸足量：M（H2）=金屬元素的化合價/金屬的相對原子質量*M（金屬質量）

注：金屬越活潑，反應速率越快，所需時間越短。

2.足量的金屬與等量的酸反應

金屬是足量的，說明酸完全反應，最終生成氫氣的質量要依據酸的質量來計算，所以最終生成氫氣的質量相等。

例5將等質量的鎂和鐵分別放入等質量、相同質量分數的稀鹽酸中，生成氫氣的質量與反應時間的關系如圖1所示，下列說法錯誤的是（）。

圖1A.反應結束后鎂一定有剩余

B.反應消耗鹽酸的總質量一定相等

C.0-t1時段，產生氫氣的質量鎂比鐵大

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

答案：選D。

（收稿日期：2016-10-23）