金属的离子化倾向
金属のイオン化傾向
离子化倾向越大的金属越容易失去电子(越易被氧化),能把倾向更小的金属离子还原出来。活动顺序 Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au,(H)左侧的金属能与稀酸反应放出氢气。
把铁钉泡进硫酸铜溶液,铁钉表面会析出红色的铜,溶液的蓝色变浅。反过来把铜片泡进硫酸铁溶液,什么也不会发生。同样是「金属遇到别的金属离子」,一个方向能反应、另一个不能 —— 说明金属之间有一个「谁更愿意变成离子」的排序。
为什么是这样
金属变成阳离子要失去电子,而各种金属失电子的难易程度不同 —— 这个难易程度叫离子化倾向。倾向大的金属更愿意变成离子,也就是更容易被氧化。
把金属按倾向从大到小排成一列,就是金属活动顺序:Li > K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au。氢不是金属,但把它放进这一列作基准很有用 —— 后面几乎所有判断都以它为界。
有了这个排序,开头那个现象就清楚了。铁的倾向比铜大,所以铁愿意失电子变成 Fe2+,而把电子交给 Cu2+ 让它变回铜:Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu。反方向的铜与 Fe2+ 则不成立 —— 倾向小的金属无法还原倾向大的金属离子。
定量表达
顺序表上有三条分界线,各对应一类反应,记住这三条就够应付大多数题。与冷水反应:只有最左边的 Li、K、Ca、Na 能在常温下与水反应放出氢气。Mg 要热水、Al・Zn・Fe 要高温水蒸气。
与稀酸反应:(H)左侧的金属能把稀盐酸、稀硫酸里的 H+ 还原成氢气。Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 就是这条。(H)右侧的铜、汞、银不能 —— 它们要用有氧化性的酸(硝酸、热浓硫酸)才溶解,而且那时放出的不是氢气而是 NO、NO2 或 SO2。
最右端的铂与金连硝酸都不溶,只溶于王水(浓硝酸与浓盐酸按 1:3 混合)。另有一个要单独记的现象:Al、Fe、Ni 遇浓硝酸时表面会生成致密氧化膜而停止溶解,叫钝化 —— 所以浓硝酸反而不能溶铝,这一点与「越浓越强」的直觉相反。
- Fe
- 铁,离子化倾向大于铜,被氧化(0 → +2)
- Cu2+
- 铜(II)离子,被还原(+2 → 0)
- Fe2+
- 铁(II)离子
- Cu
- 析出的铜单质
- 只在「金属的倾向 > 离子的倾向」时才发生:把铜放进 Fe2+ 溶液不反应
- 写成离子反应式,旁观的 SO42− 不写
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