4.金属性强弱判断的常用方法

 (1)利用原子结构和元素在周期表中的位置判断。

 在周期表中,同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱。失电子能力逐渐减弱。同一主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强。

 (2)从元素单质跟水或酸起反应置换出氢气的难易判断。

 与水反应越易、越剧烈的金属单质,其原子越易失电子,该金属活泼性越强。如Na、Mg、Al,Na与冷水反应剧烈放出H2,Mg与热水反应较快,Al与热水反应较缓慢,所以金属性由强到弱的顺序为Na>Mg>Al。又如Na、Fe、Cu分别加入盐酸中,Na反应很剧烈,Fe较顺利,Cu不反应,则金属性由强到弱的顺序为Na>Fe>Cu。

 (3)根据元素最高价氧化物对应的水化物(氧化物间接或直接跟水生成的化合物)即氢氧化物的碱性的强弱来判断金属性的强弱。

 如NaOH为强碱、Mg(OH)2为弱碱、Al(OH)3为两性,判断出金属性由强到弱的顺序Na>Mg>Al。

 (4)根据组成原电池的电极情况来判断:

 通常当两种不同的金属构成原电池的两极时,做负极(失电子被氧化的极)的金属性较强。如比较锌和铜金属性强弱时,把锌片和铜片用导线连接后浸入稀H2SO4中,组成原电池,发现锌片溶解,铜片上有氢气析出,说明锌为负极,所以锌比铜金属活泼性强。

 (5)根据物质间置换反应来判断:

 通常强还原剂和强氧化剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂。如比较铁和铜的金属性强弱时,可将铁片放入硫酸铜溶液中,在铁片表面能置换出单质铜:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。说明铁比铜的金属性强。

(6)根据电解时溶液中离子放电顺序来判断:通常电解相同物质的量浓度的金属离子的溶液时,金属离子在阴极先放电析出的金属单质,其金属性较弱,后放电的离子,原来的金属单质的金属性较强。如把等浓度的AgNO3、Cu(NO3)2混合溶液进行电解时,能观察到在阴极表面先析出银,所以铜的金属性比银的强。  

例1 A、B、C是三种短周期元素的单质,甲、乙是两种常见的化合物。这些化合物和单质之间存在如下图所示的关系。

       

据此判断:

(1)在甲、乙两种化合物中,不含有组成A元素的化合物是_________,不含组成B元素的化合物是_______________(用“甲”、“乙”填写)。

(2)单质A是_____________(填“金属”、“非金属”或“既可以是金属又可以是非金属”)。

(3)若单质A是___________,则单质B、C分别是______________;若单质A是________,则单B、C分别是_____________;若单质A是___________,则单质B、C分别是________________。

解析 (1)从图中可发现下列反应关系:“单质B+单质C→化合物甲”,故甲中不含A元素;“单质A+单质C→化合物乙”,故乙中不含有B元素。

(2)从图示信息进行转换,可提炼出“单质A+ 化合物甲→单质B+化合物乙”该反应属置换反应。置换反应有如下几种情况:

   第一种情况:金属单质置换出金属单质。结合铝热反应可获得下列各种可能:(a)A为铝、B为铁、C为氧气等(铝与金属氧化物如四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铜、二氧化锰、五氧化二钒等多种氧化物进行的反应,因而可得出多组答案。但由于题中限定了是短周期元素,可排除这些可能性)。

   第二种情况:非金属单质置换出非金属单质。结合一些反应实例可获得答案(b)A、B、C依次为(下同)Cl2、S、H2;(c)O2、S、H2;(d)F2、O2、H2。(还可进一步分析:反应中单质表现了何种性质?总结出:氧化性A>B。)这样,就可进而获得更多答案(e)Cl2、Br2、H2;(f)Cl2、I2、H2;(g)Br2、I2、H2;(h)I2­、S、H2;(I)C、H2、O2(制水煤气);(j)C、Si、O2(工业上制硅);(k)Br2、S、H2;(l)Cl2、N2、H2;(m)Si、H2、F2。

第三种情况:金属单质置换出非金属单质。(n)4)Mg、C、O2。

第四种情况:非金属单质置换出金属单质。(o)H2、Cu、O2;(p)H2、Fe、O2;(q)C、Cu、O2(由于铁、铜等不是短周期元素,所以不合题意)。

答案为:(1)甲;乙。

(2)单质A可以是金属也可以是非金属。

(3)可以有多组答案(见思路精析)。

例2  下图每一方框表示有关反应的某一反应物或生成物,有关操作已略去。又知A为高熔点物质,B为无色气体,D为一种天然出产的矿石的主要成分,可作为颜料。G在开始刚生成时呈白色。

试回答:  

   (1)写出化学式:A      ,D      ,G       。

  

   (2)写出化学方程式:C+D的反应         。

   (3)写出离子方程式:

    ①AJ:           。

    ②I+JK:          。

答案:(1)A为Al2O3,D 为Fe2O3, G为Fe(OH)2

     (2)①2Al+Fe2O32Fe+Al2O3

     (3)①Al2O3+2OH-+3H2O 2(Al (OH)4)-

       ②

2.金属化学性质

在水溶液中,按金属失电子形成水合阳离子能力的大小,而排列出金属活动性顺序表:

(1)金属与水反应:

①活泼金属K、Ca、Na与冷水发生剧烈置换反应,生成碱和氢气。如:2K+2H2O=2KOH+H2↑

②较活泼金属Mg、Al与沸水发生置换反应,生成碱和氢气。如:Mg+2H2O=Mg(OH)2↓+H2↑

③金属Zn、Fe、Sn、Pb在高温下与水蒸汽发生置换反应,生成金属氧化物和氢气。如:

3Fe+4H2O(气) Fe3O4+4H2↑

④氢后金属不与水发生反应

(2)金属与氧气反应:

①活泼金属K、Ca、Na常温下在空气中易被氧化,在空气中又可发生燃烧。如:

4Na+O2=2Na2O,继续反应:2Na2O+O2=2Na2O2或2Na+O2 Na2O2

②较活泼金属Mg、Al常温下在空气中易氧化,形成氧化膜,也可发生燃烧。如:

4Al+3O2=2Al2O3   4Al+3O2(纯) 2Al2O3

③金属Zn、Fe、Sn、Pb常温在干燥空气中不发生氧化反应,加热能被氧化,纯氧中可发生燃烧。如:

3Fe+2O2(纯) Fe3O4

④金属Cu、Hg在强热条件下,只氧化而不发生燃烧。如:

2Cu+O2 2CuO

⑤Hg以后金属不能被氧气氧化

(3)金属与非氧化性酸(盐酸 稀H2SO4)反应

①氢前金属能置换酸中的氢,生成盐和氢气。②氢后金属不能发生反应

(4)金属与氧化性酸(浓H2SO4,浓稀HNO3)反应,

①活泼金属K、Ca、Na和氧化性酸反应较复杂(不要求掌握);

②Mg→Ag与氧化性酸发生氧化一还原反应,生成盐、水和气体,但气体不是氢气,而是含氧酸的还原产物,其中硫酸还原产物是SO2↑,浓硝酸还原产物是NO2↑,稀硝酸还原产物是NO↑。如:

Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③Pt、Au只能溶于王水。

④常温下,浓H2SO4、浓HNO3使Fe、Al表面生成致密氧化膜,而不生成H2,即表面发生“钝化”。

(5)金属与盐溶液反应:

①活泼金属K、Ca、Na放入盐溶液后,首先与水发生置换反应,生成碱和氢气;所生成的碱再与盐发生复分解反应。如Na投入CuSO4溶液中2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4或合并成:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

一般是活泼金属和不活泼金属的盐溶液反应,生成不溶性碱、氢气和盐。

②Mg和Mg以后的金属,一般发生“活泼”金属单质(前面金属)将后面的金属从盐溶液中置换出来;如:

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu.有例外,发生氧化还原反应,如,Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,Fe+2FeCl3=3FeCl2。

(6)某些金属与强碱溶液反应:Zn、Al和强碱溶液发生反应,生成盐和氢气。

2Al+2NaOH+6H2O=2Na(Al (OH)4)+3H2↑  Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑

(7)某些金属与氧化物反应:

①Mg与CO2发生置换反应,生成黑、白色两种粉末。2Mg+CO2 2MgO+C

②Al和其它金属氧化物,发生铝热反应放出大量热,如:8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe

(8)金属与非金属(S、F2、Cl2等)反应

①金属性越强,越易发生化合,如:2Na+S=Na2S,Fe+S FeS,2Cu+S Cu2S。

②Au、Pt难与非金属直接发生反应。

③ⅡA金属Mg等和ⅠA金属Li与氮气发生化合反应,如:3Mg+N2 Mg3N2.

常见金属的主要化学性质总结列于下表:

金属活动性
顺序
K  Ca  Na  Mg  Al  Mn  Zn  Fe  Sn Pb  (H)  Cu  Hg  Ag  Pt  Au
金属原子
失电子能力
依次减小,还原性减弱
空气中跟氧气的反应
易被氧化
常温时能被氧化
 
加热时能被氧化
不能被氧化
跟水的反应
常温可置换出水中的氢
加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢
 
不与水反应
 
跟酸的反应
能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢
 
不能置换出稀酸中的氢
反应剧烈
反应程度依次减弱
 
能跟浓硫酸、硝酸反应
能跟王水反应
跟盐的反应
位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来
跟碱的反应
Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应
 0  302231  302239  302245  302249  302255  302257  302261  302267  302269  302275  302281  302285  302287  302291  302297  302299  302305  302309  302311  302315  302317  302321  302323  302325  302326  302327  302329  302330  302331  302333  302335  302339  302341  302345  302347  302351  302357  302359  302365  302369  302371  302375  302381  302387  302389  302395  302399  302401  302407  302411  302417  302425  447090 

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