判断金属活动性强弱的可能方法

判断金属活动性强弱的可能方法

江苏省兴化楚水实验学校陈金健

通过实验，人们归纳和总结出了常见金属的化学活动性顺序。金属的化学活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用，我们可以通过以下一些方法进行判断。

1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

2.位于氢前面的金属能置换出盐酸、硫酸中的氢。

3.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

那么，如何设计实验判断金属的活动性顺序呢？要验证不同金属的活动性顺序，通过实验探究金属与氧气的反应，根据金属与氧气反应的难易程度、反应的剧烈程度来判断；通过实验探究金属与稀盐酸、稀硫酸以及金属与金属化合物溶液的置换反应，依据置换反应中“活泼置换不活泼”这种规律来设计实验进行判断。也就是既可以与酸反应看反应进行的快慢、剧烈程度，也可以与化合物溶液反应，根据相互置换的次序进行判断。

为了帮助同学们掌握如何进行金属活动性顺序的判断，现举例说明。

一、大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同。

如：

2Mg+O2=2MgO；4Al+3O2 = 2Al2O3；3Fe+2O2Fe3O4；2Cu+ O22CuO，

镁、铝、铁、铜等金属与氧气反应的难易程度和剧烈程度不同，金在高温时也不与氧气反应。

例题 1.下表数据是在某温度下，金属镁和镍(Ni)分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录：

反应时间／h1491625

MgO层厚／nm0．05a O。20a0．45a0．80a1．25a

NiO层厚／m b2b3b4b5b

注：a和b均为与温度有关的常数，nm表示“纳米”

请回答：Mg与Ni比较，哪一种更易氧化? 。其理由是。

解析：表中数据告诉我们，对于金属Mg来说，与氧气进行氧化反应时，生成氧化镁的层厚，从反应后1小时的0．05a到4小时后的O。20a，增加了4倍。而金属镍与氧气进行反应时，生成氧化镍的层厚，从反应后1小时的b到4小时后的2b，只增加了2倍。并且在不断氧化的过程中，在金属表面生成氧化薄膜的层厚与反应时间一直成比例关系，所以Mg比Ni更容易氧化。

解答： Mg更容易氧化；相当时间条件下，氧化镁增厚速率比氧化镍快。

小结：我们可以利用金属与氧气反应进行金属活动性的判断，因为相同条件下，金属与氧气反应越容易，金属的活动性就越强。

二、金属与盐酸、稀硫酸的反应

如：Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑；

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，而位于氢后面的金属则不能，能进行反应时，剧烈程度不同，金属越活泼，与酸反应的速度越快。

例题2．钛因为具有许多神奇的性能而越来越引起人们的关注。某化学兴趣小组对Mg、Ti、Ag的金属活动性顺序进行探究。

提出假设：

a．Ti的金属活动性比Mg强；

b．Ti的金属活动性介于Mg和Ag之间。

查阅资料：在相同条件下，金属与酸反应，产生气泡的速度越快，则该金属活动性越强。

实验设计：同温下，取大小相同的这三种金属薄片，分别投入等体积、等质量分数的足量稀盐酸中，观察现象。

请回答：

（1）三种金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，其目的是（填序号）

①除去氧化膜，利于直接反应

②使反应的金属温度相同，易反应

③使表面光亮，易观察现象

（2）根据下表中的实验现象填空：

结论：原假设中不正确（填“a”或“b”或“a、b”），理由是；

三种金属的活动性由强到弱的顺序为。

（3）上述实验设计中，如果所用盐酸的溶质质量分数不同，是否一定能够得出正确的结论？（填“是”或“否”），理由是。

解析：根据表中所记录的实验现象，Mg与稀盐酸反应产生气泡速度快，Ti与稀盐酸反应产生气泡速度缓慢，而Ag与稀盐酸根本就不反应。所以，Mg的金属活动性比Ti强，而 Ti 的金属活动性介于Mg和Ag之间。金属加入盐酸前都先用砂纸将表面擦光亮，是为了除去氧化膜，利于直接反应。因为在相同条件下，盐酸的溶质质量分数越大，反应就越剧烈，如果所用盐酸的溶质质量分数不同，就不能够得出正确的结论。所以，盐酸的溶质质量分数大小对反应速度有影响。

解答：（1）①；

（2）a ；与盐酸反应产生气泡速度镁比钛快； Mg ＞Ti ＞Ag ；

（3）否；盐酸的溶质质量分数大小对反应速度有影响。

小结：大多数金属能与酸（稀盐酸、稀硫酸）反应，反应的速率除了与酸的质量分数有关以外，还与金属的活动性有关。若与相同质量分数的酸反应，越活泼的金属反应越快。所以，我们可以利用金属与酸的反应，来进行金属活动性的判断。

三、金属与某些化合物溶液的反应

如： 2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu ；Fe+CuSO4= FeSO4+ Cu ；Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag

在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物溶液里置换出来。

例3．为了验证Al、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可以选用的一组物质是（）

A、 AlCl3溶液、FeCl2溶液、CuSO4溶液

B、 Fe、Cu、AlCl3溶液

C、 Fe、AlCl3溶液、CuSO4溶液

D、 Cu、AlCl3溶液、FeCl2溶液

解析：要验证三种金属的活动性，一般采用两种方法：（1）选择活动性最强和最弱的金属离子的溶液与活动性居中的单质金属进行检验；（2）选择活动性居中的金属离子的溶液与活动性最强和最弱的金属单质进行检验。三种金属的活动性顺序为 Al＞Fe＞Cu，所以，可以选取铁单质分别与可溶性的铝的化合物溶液以及可溶性的铜的化合物溶液进行验证。或者，选取铝单质、铜单质分别与可溶性的铁的化合物溶液进行验证。

解答：本题选，C 项。

例 4.某同学欲用实验证明铁、铜、汞、氢的化学活动性顺序，他利用铁片、铜片、硝酸汞溶液和稀盐酸四种物质，设计了下列实验方案，其中可行的是 ( )

A、①Cu＋HCl ②Fe＋Hg(NO3)2③Cu＋Hg(NO3)2

B、①Fe＋HCl ②Cu＋HCl ③Fe＋Hg(NO3)2

C、①Fe＋HCl ②Fe＋Hg(NO3)2 ③Cu＋Hg(NO3)2

D、①Fe＋HCl ②Cu＋HCl ③Cu＋Hg(NO3)2

解析：对于这样的综合性问题，我们可以从提供的方案正面入手，进行分析判断。A项中实验后可以得到如下结论： H＞Cu 、Fe＞Hg、Hg＞Cu ，那么H与Fe、Hg的活动性强弱无法考证。B项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、H＞ Cu

Fe＞Hg ，那么Cu与Hg的活动性强弱无法考证。C项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、Fe＞Hg 、Cu＞Hg ，那么Cu与H、Fe的活动性强弱无法考证。

D项中实验后可以得到如下结论：Fe ＞H、H＞Cu 、Cu＞Hg ，三种金属的活动性强弱层次分明，清清楚楚。

解答：本题选，D。

例题5．下列事实不能说明Zn比Ag活泼的是（）

A.Zn能与AgNO3溶液反应，置换出Ag

B.Zn能与稀硫酸反应，Ag则不能

C.自然界没有以单质形式存在的Zn，而有以单质形式存在的Ag

D.Zn的熔点为420 ℃，Ag的熔点为962 ℃

解析：本题概括出了要验证不同金属的活动性顺序，可以通过探究金属与氧气、金属与稀盐酸、稀硫酸以及金属与金属化合物溶液进行反应，依据能否进行反应，反应进行的快慢、剧烈的程度进行判断。金属的熔点与金属的活动性之间没有必然的联系。

解答：本题选，D。

小结：我们可以利用金属能否与金属化合物溶液发生反应，来进行金属活动性的判断。

配套训练题

1.一般情况下，金属越活泼，与酸反应的速度越快。为了探究金属Al、Zn、Fe与酸反应的快慢，某研究性学习小组设计了如下的实验。

【实验步骤】

⑴取 A、B、C 三支试管，分别加入2 mL浓度相同的盐酸溶液。

⑵分别加入足量的、大小相等的Al、Zn、Fe，立即把三个相同的气球分别套在各试管口上。

【实验预测与分析】

⑴写出铁与盐酸反应的化学方程式：______ _______。

⑵气球膨胀速度最快的是____ _____（填试管编号）。

⑶该实验表明，实验室一般选用锌而不选用铝、铁制取氢气的主要原因是：___________________________________。

2.分别用以下四组物质测定铁和铜的活泼性顺序：

①Fe、Cu、稀H2SO4

②Fe、CuSO4③Cu、FeCl2④Fe、Cu、ZnSO4溶液，仅用组内物质就能够直接达到目的是（）

A、①②③

B、③④

C、①④

D、②④