Diccionario de química de la escuela secundaria
Secuencia de actividad de los metales
La secuencia de migración de metales se refiere a la secuencia de migración relativa de metales en soluciones ácidas en condiciones estándar.
En 1865, Beketob determinó por primera vez el orden de actividad de los metales, incluido el hidrógeno, basándose en experimentos y basándose en la capacidad de sustitución mutua de los metales y los iones metálicos y la intensidad de las reacciones de los metales con ácidos y agua. Porque el hidrógeno puede ser sustituido de un ácido diluido por el metal que le precede, y el hidrógeno puede ser sustituido por un metal que le precede de una solución de sus sales, mientras que un metal que sigue al hidrógeno no puede ser sustituido por un ácido. En otras palabras, Besetov distinguió en ese momento entre metales activos y metales inactivos, utilizando el hidrógeno como estándar. Por supuesto, los primeros químicos no utilizaron estrictamente la intensidad de la reacción entre metales y ácidos, agua, etc. como medida de la actividad de los metales. El método preciso es utilizar el potencial del electrodo estándar para comparar la actividad del metal y utilizar el electrodo de hidrógeno como estándar para determinar el potencial del electrodo estándar. Los metales con potenciales de electrodo estándar negativos son más reactivos que el hidrógeno; los metales con potenciales de electrodo estándar positivos son menos reactivos que el hidrógeno.
La movilidad de un metal refleja la tendencia del metal a formar iones hidratados en solución acuosa, es decir, la facilidad de la reacción de oxidación del metal en solución acuosa se basa en el potencial del electrodo estándar del mismo. metal. Desde una perspectiva energética, el potencial de electrodo estándar de un metal no sólo está relacionado con la energía de ionización del átomo metálico, sino también con la energía de sublimación (la energía requerida cuando un elemento sólido se convierte en un átomo gaseoso) y la energía de hidratación (la energía requerida cuando un elemento sólido se convierte en un átomo gaseoso). energía liberada cuando los cationes metálicos se combinan con la energía del agua) y muchos otros factores.
La secuencia de actividades de los metales se utiliza a menudo para juzgar la posibilidad de reacciones de desplazamiento. En términos generales, el metal de la parte delantera puede desplazar al metal de la parte trasera de la solución salina, pero no al revés. Por ejemplo, el hierro puede desplazar al cobre metálico de una solución de sal de cobre, pero el cobre no puede desplazar al hierro metálico de una solución de sal ferrosa o férrica. Sin embargo, la secuencia anterior sólo es correcta en la configuración estándar y en soluciones ácidas. Para reacciones de desplazamiento en configuraciones no estándar o en condiciones anhidras, la secuencia anterior puede llevar a conclusiones erróneas.
Extraído del "Diccionario de conceptos y principios de química de la escuela secundaria" People's Education Press
Orden de actividad de los metales comunes
El orden de actividad de los metales se resume de ley de experimentos. Los metales ubicados más adelante tienen una actividad metálica más fuerte, es decir, es más probable que los átomos metálicos pierdan electrones y se conviertan en cationes metálicos en solución acuosa. Generalmente, K, Ca, Na, Mg y Al se denominan metales activos, Zn, Fe, Sn y Pb se denominan metales relativamente activos, y Cu, Hg, Ag, Pt y Au se denominan metales inactivos.
La secuencia de movilidad de los metales se puede utilizar para juzgar la posibilidad de reacciones de desplazamiento entre los metales y el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico diluido. Los metales que pueden sufrir esta reacción son los metales clasificados antes del hidrógeno. No creas que el metal detrás del hidrógeno no puede reaccionar con el ácido. Ellos (como el cobre, el mercurio, la plata) pueden reaccionar con ácidos oxidantes fuertes (como el ácido sulfúrico concentrado, el ácido nítrico) sin liberar gas hidrógeno.
La secuencia de movilidad de los metales también se puede utilizar para determinar la posibilidad de una reacción de sustitución entre el metal y la solución salina. Los metales de la primera fila a menudo pueden desplazar a los metales de la última fila de sus soluciones salinas. Hay muchas razones para agregar la palabra "general", una de las cuales es que cuando metales muy activos (como K, Ca, Na) reaccionan con la solución salina del siguiente metal, no reemplazan al metal. Cuando se pone potasio, sodio o calcio en una solución salina, primero el metal reacciona con el agua para formar hidrógeno y una base, y luego la base reacciona con la sal para formar otra base y otra sal, pero no se forma ningún metal. Por ejemplo, cuando se pone sodio metálico en una solución de sulfato de cobre, se producirá inmediatamente una reacción violenta, pero no se producirá cobre. La ecuación química de esta reacción es:
,
.
Aprender la secuencia de actividades del metal
Parece que la secuencia de actividades del metal mencionada es uno de los conocimientos más competentes para los estudiantes. Todos lo leerán en voz alta al unísono: K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.
También se sabe que el metal que precede al hidrógeno puede reemplazar al hidrógeno en el ácido, y el metal que precede al hidrógeno también puede reemplazar al metal que lo sigue de su solución salina. Pero cuando se les pregunta sobre el significado del orden de la actividad de los metales, muchos estudiantes solo saben que los metales de la primera fila son más activos que los metales de la última fila, y luego preguntan: ¿Cuál es la intensidad de la actividad de los metales? Algunos estudiantes lo saben pero no saben por qué.
El libro de texto señala claramente que cuanto más alta sea la posición del metal en la secuencia de actividad del metal, más fácil será para el metal perder electrones y convertirse en iones en solución acuosa, y más fuerte será la actividad del metal. . La solución acuosa mencionada aquí se refiere a una solución ácida o una solución salina. Cuando un metal sufre una reacción de desplazamiento con un ácido o una sal en una solución acuosa, pasa de la pérdida de electrones de los átomos que componen el metal simple a la formación de iones metálicos en la sal. En otras palabras, el orden de actividad de los metales es el orden de la facilidad con la que los metales participan en reacciones en solución.
¿Han analizado los estudiantes las siguientes preguntas?
1. Cuando se ponen magnesio y hierro al mismo tiempo en ácido sulfúrico diluido, ¿qué metal reacciona más fácilmente?
2. Cuando se colocan magnesio y hierro en una solución de sulfato de cobre al mismo tiempo, ¿qué metal tiene más probabilidades de reemplazar al cobre?
3. Cuando se pone hierro metálico en una solución mixta de nitrato de cobre y nitrato de plata, ¿qué metal puede reemplazar primero el hierro?
4. Cuando se pone hierro metálico en una solución mixta de sulfato de cobre y ácido sulfúrico diluido, ¿con qué sustancia reacciona primero el hierro?
¿Se te ha ocurrido la respuesta a continuación?
1. El magnesio metálico es más activo. 2. El magnesio metálico es más fácil de reemplazar que el cobre. 3. El hierro reemplazó por primera vez a la plata metálica. 4. El hierro reacciona primero con el sulfato de cobre. Estas respuestas se basan en la secuencia de actividades de los metales. En la secuencia de eventos metálicos, un metal compuesto por dos elementos muy separados reacciona primero con un ácido o una sal. Hay muchos ejercicios que es necesario analizar desde esta perspectiva. Analicemos primero una pregunta específica:
¿Qué tipo de reacción ocurrirá cuando se agrega una cierta cantidad de polvo de hierro a una solución mixta de nitrato de cobre y nitrato de plata?
En primer lugar, existen tres reacciones posibles:
Hierro cobre (ácido nítrico) 2 = Hierro (ácido nítrico) 2 cobre
Fe 2AgNO3 = Fe (NO3 ) 2 2Ag
Cu 2AgNO3=Cu(NO3)2 2Ag
De estas tres reacciones, el hierro reacciona más fácilmente con el nitrato de plata. El hierro también puede reaccionar con el nitrato de cobre, pero el cobre al que reemplaza también puede reaccionar con el nitrato de plata, convirtiéndolo en nitrato de cobre y entrando en la solución, a menos que no haya nitrato de plata en la solución. Entonces, ¿podemos ver que mientras haya nitrato de plata en la solución, el nitrato de cobre no puede ser reemplazado ni precipitado por cobre?
Desde esta perspectiva, podemos pensar que solo existen dos reacciones en la solución: Fe 2AgNO3 = Fe (NO3) 2 2ag y Fe Cu (NO3) 2 = Fe (NO3) 2 Cu, pero estas 2 Las reacciones se desarrollan en secuencia: el hierro reacciona primero con el nitrato de plata y, una vez completada la reacción del nitrato de plata, el hierro reacciona con el nitrato de cobre. Esto simplifica el análisis de tales problemas. La reacción en cada etapa es la siguiente:
Si el hierro metálico es insuficiente o sólo reacciona con nitrato de plata:
El único metal filtrado es la plata.
El filtrado debe contener Cu(NO3)2 y Fe(NO3)2.
Si el hierro metálico reacciona con el nitrato de plata, es insuficiente o sólo reacciona con el nitrato de cobre:
Los metales filtrados son plata y cobre.
El filtrado debe contener Fe(NO3)2.
Si tras reaccionar con nitrato de plata y nitrato de cobre quedan restos de hierro metálico:
Los metales deben ser plata, cobre y hierro.
El filtrado debe contener únicamente Fe(NO3)2.
[Ejemplo] Añade una cierta cantidad de polvo de hierro a la solución mixta de nitrato de cobre y nitrato de plata.
(1) Si queda hierro después de la reacción, el soluto en la solución es _ _ _ _ _ _ _ _ _.
(2) Si la solución se filtra después de la reacción y se agrega ácido clorhídrico al sólido filtrado para evitar que produzca gas, debe haber _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
[Análisis] (1) Restos de hierro, lo que indica que tanto el nitrato de plata como el nitrato de cobre que pueden reaccionar con el hierro han reaccionado por completo, por lo que en el solución El soluto sólo puede ser nitrato ferroso producido por la reacción.
(2) Cuando no queda hierro después de la reacción, ¿analizar con qué sal reacciona que puede consumir hierro? Debido a que se puede ver que el hierro reacciona primero con el nitrato de plata, y cuando se consume durante esta reacción, solo se puede precipitar plata metálica, si posteriormente se consume hierro en la reacción con nitrato de cobre, el metal precipitado debe contener tanto plata como cobre; .
[Respuesta] (1) Nitrato ferroso
(2) Plata y cobre.
Practique las siguientes preguntas:
1. Complete los espacios en blanco:
1 En la solución mixta de AgNO3, KNO3 y Cu(NO3)2. , agregue una cierta cantidad. Después de que el polvo de hierro haya reaccionado completamente, fíltrelo y coloque el residuo del filtro en ácido clorhídrico para generar burbujas. Según este criterio, el residuo del filtro contiene _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ los cationes metálicos contenidos en el filtrado son _ _ _ _ _ _ _;
[Sugerencia] ¿Con cuál de AgNO3, KNO3 y Cu(NO3)2 puede reaccionar el polvo de hierro en solución? La reacción entre el residuo del filtro y el ácido clorhídrico produce gas. ¿Qué metal queda después de la reacción?
2. Ponga polvo de hierro mezclado con una pequeña cantidad de óxido de cobre en un vaso de precipitados y agregue el exceso de ácido clorhídrico para que reaccione completamente. Una vez que se detiene la reacción, todavía queda una pequeña cantidad de materia sólida en el vaso. Por favor infiera que la sustancia sólida debe ser _ _ _ _ _ a excepción del exceso de ácido clorhídrico, el soluto definitivamente contenido en la solución es _ _ _ _ _ _ _ _, y la sustancia posible es _ _ _ _ _ _ _ _ .
[Consejos] Tenga en cuenta que si hay demasiado ácido clorhídrico en la pregunta, se debe consumir hierro durante la reacción, pero el hierro se consume en la solución mixta de ácido clorhídrico y cloruro de cobre (piénselo , ¿de dónde viene el cloruro de cobre?).
2. Preguntas de opción múltiple:
3. Agregue una cierta cantidad de polvo de hierro a la solución mixta de nitrato de plata y nitrato de cobre. Después de la reacción completa, aparecerá una pequeña cantidad de metal. precipitado. Después de la filtración, agregue ácido clorhídrico gota a gota al filtrado, se formará un precipitado blanco y luego precipitará una pequeña cantidad de metal ().
(A) Cobre y plata (B) Plata (C) Cobre (D) Hierro y cobre.
[Consejos] En esta pregunta, la sustancia que queda después de la reacción es nitrato de plata, y el hierro metálico debe reaccionar primero con el nitrato de plata. El nitrato de plata restante indica que el hierro se ha consumido antes de reaccionar con el nitrato de cobre.
4. Añadir el exceso de polvo de hierro a la solución que contiene Cu(NO3)2 y AgNO3, reaccionar minuciosamente y luego filtrar. La sustancia que queda en el papel de filtro es ().
(A) Plata, hierro (B) Hierro, plata, cobre (C) Cobre (NO3) 2 (D) Nitrato de plata
[Consejo] Hay residuos después de la reacción de esta pregunta Hierro, lo que indica que el nitrato de plata y el nitrato de cobre han reaccionado completamente.
5. Agregue polvo de magnesio a la solución mixta de sulfato de cobre y sulfato ferroso. La siguiente afirmación es correcta ().
(a) Sin polvo residual de magnesio. Si hay Cu2 en la solución, debe haber Fe2.
(b) Si no queda polvo de magnesio, debe haber Mg2 si no hay Cu2 en la solución.
Ión Fe2
(c) Si hay exceso de polvo de magnesio, es posible que haya Mg2 pero no Cu2 en la solución.
Hay Fe2
(d) Restos de magnesio en polvo y hay Mg2 en la solución, por lo que no hay Cu2 ni Fe2.
[Consejo] Esta pregunta se basa en si hay algún residuo después de la reacción del magnesio metálico. Preste atención a la descripción estricta de "debe" y "posible" en la pregunta.
Pida a los estudiantes que hayan completado estos ejercicios que resuman los consejos para analizar este tipo de problema: este tipo de ejercicio debe analizarse en términos del orden de actividad del metal y el orden de reacción debe analizarse en términos de cuál queda sustancia después de la reacción. En la secuencia de eventos metálicos, un metal compuesto por dos elementos muy separados reacciona primero con un ácido o una sal.
Respuesta de referencia: 1. FeCuAgK Fe2 2. Cu;FeCl2, CuCl23. (B)4. (B)5. (A)(D)
Comprensión y aplicación de la secuencia de actividad del metal
1. Comprensión
(1) En la secuencia de actividad del metal, cuanto mayor es el metal. posición, cuanto más fácil es perder electrones y convertirse en iones en solución acuosa, más fuerte es su actividad, cuanto más lejos está el metal, más fácil es para el catión metálico ganar electrones en solución acuosa.
(2) En la secuencia activa del metal, el metal antes del hidrógeno puede reemplazar al hidrógeno en el ácido.
Nota: ① Generalmente los metales muy activos (como potasio, calcio, sodio, etc.) no se utilizan para reaccionar con ácidos para producir hidrógeno, porque pueden reaccionar fácilmente con agua en ácidos a temperatura ambiente. , reemplazando el hidrógeno en agua, la reacción es muy violenta.
②El ácido debe ser un ácido no oxidante, como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico diluido, etc.
③El gas hidrógeno se produce sin ácido volátil (como el ácido clorhídrico concentrado), porque el gas producido por el ácido volátil es impuro.
④El ácido debe ser soluble y los ácidos insolubles (como el ácido silícico) no pueden reaccionar con los metales.
⑤La sal formada por la reacción entre el metal y el ácido debe ser soluble en agua. Si la sal es insoluble en agua, se adherirá a la superficie del metal y dificultará la reacción continua entre el ácido y el metal. Si el plomo no reacciona con ácido sulfúrico diluido al preparar hidrógeno, el sulfato de plomo resultante será ligeramente soluble en agua, lo que impedirá que la reacción continúe.
(3) El primer metal generalmente puede reemplazar al último metal a partir de su solución salina.
Nota:
Los metales reactivos como el potasio, el calcio y el sodio no se pueden desplazar de las soluciones salinas.
La sal debe ser soluble porque la reacción entre el metal y la sal debe realizarse en solución.
③El hierro reacciona con la solución salina para generar compuestos ferrosos.
2. Aplicación
(1) Determinar directamente la actividad de los metales según su orden de actividad.
Ejemplo 1 Las actividades de los siguientes grupos de metales están en orden de fuerte a débil ().
A. Zinc, aluminio, magnesio, boro, nitrógeno, hierro, mercurio
C Cobre, hierro, zinc, plata, zinc, magnesio
Análisis. : Según la secuencia de actividades de los metales, la respuesta al análisis uno por uno es b.
(2) Determinar la actividad de los metales en función de reacciones químicas.
Ejemplo 2 La movilidad de X, Y y Z se puede explicar mediante la siguiente ecuación química: Z Y(NO3)2 = = Z(NO3)2 Y X Y(NO3)2 = = = X (; NO3)2 Y; Z H2SO4 (diluido) = = ZSO4 H2 = = X no reacciona con H2SO4 diluido. Entonces el orden de actividad de los tres metales de fuerte a débil es _ _ _ _ _ _.
Análisis: Según la lista de secuencia de actividad del metal, Z está antes de H y X está después de H; Z es más activo que Y y X es más activo que Y, por lo que el orden de actividad del metal de fuerte a fuerte. débil debe ser Z > X > Y .
(3) Determine si la reacción puede ocurrir según el orden de actividad del metal.
Entre los siguientes metales, no puede reaccionar con ácido clorhídrico diluido, pero sí con solución de nitrato de mercurio ().
A. Magnesio, boro, plata, carbono, zinc y cobre
Análisis: Según el orden de actividad de los metales, los metales que no pueden reaccionar con el ácido clorhídrico diluido deben clasificarse después de H. , y aquellos que pueden reaccionar con una solución de nitrato de mercurio. Los metales deben clasificarse antes que el Hg. Debido a que Mg y Zn pueden reaccionar con ácido clorhídrico diluido antes que H, A y C no responden al significado de la pregunta. Cu y Ag están clasificados después de H, y Cu está clasificado antes de Hg, por lo que la respuesta es d.
(4) Combinado con la ley de conservación de la masa, encuentre el cambio en la masa de la solución.
Ejemplo 4 Dos sustancias de cada uno de los siguientes grupos, después de mezclarse durante un período de tiempo, la calidad de la solución disminuye ().
A. Escamas de hierro y solución de cloruro de magnesio b. Escamas de zinc y solución de sulfato de cobre.
C. Escamas de aluminio y solución de ácido sulfúrico diluido.
Análisis: Según el orden de actividad del metal, A no reacciona, por lo que la calidad de la solución permanece sin cambios; b, C y D pueden sufrir reacciones de sustitución. La calidad de la solución disminuyó después de la reacción, lo que indica que la relación entre la valencia del metal y su peso atómico debe ser mayor que la relación entre la valencia del metal y su peso atómico en la solución salina, por lo que B no cumple con el significado de la pregunta. c tampoco se ajusta al significado de la pregunta.
(5) De acuerdo con la ley de la reacción de metátesis, descubra qué metal precipita.
Ejemplo 5 Se añadió una cierta cantidad de polvo de hierro a la solución mixta de nitrato de plata y nitrato de cobre, y se encontró que una pequeña cantidad de metal precipitaba después de la reacción completa. Después de la filtración, se añade gota a gota ácido clorhídrico al filtrado para formar un precipitado blanco, y la pequeña cantidad de metal que precipita es ().
A. Hierro y cobre plata
Análisis: Según el significado de la pregunta, al agregar ácido clorhídrico al filtrado se produce un precipitado blanco, que es AgCl, lo que indica que hay Ag. en el filtrado. Según el orden de actividad del metal, el cobre es un metal más activo que la plata. Debido a que hay Ag en el filtrado, el Cu2 no se puede reducir y no queda hierro, por lo que el único metal filtrado es la plata.
¿Qué metal es más reactivo, el estaño o el plomo? En...
A juzgar por su posición en la tabla periódica, el plomo es más metálico que el estaño, pero en la lista de actividad de los metales, el plomo se sitúa después del estaño. ¿Por qué?
La metalicidad de un elemento se puede juzgar por el pH de su óxido hidrato. Los elementos con fuertes propiedades metálicas son más alcalinos y menos ácidos en sus hidratos de óxido. Tanto el estaño como el plomo pueden formar dos hidróxidos: R(OH)2 y R(OH)4. Todos estos hidróxidos son hidróxidos anfóteros, pero el hidróxido R(OH)2 del mismo elemento es más básico y menos ácido que el hidróxido R(OH)4. El orden de pH de los hidróxidos de germanio, estaño y plomo es el siguiente
Mejora de la acidez
←——————————————
Hermanio, estaño, plomo, hidróxido
Hidróxido de germanio, hidróxido de estaño, hidróxido de plomo
————————————→
Aumento de alcalinidad
Como se puede ver en la comparación anterior, el plomo es de hecho más metálico que el estaño.
El orden de movilidad de los metales es el orden de la capacidad de los metales sólidos para perder electrones y convertirse en iones hidratados en agua o soluciones ácidas. Los resultados experimentales muestran que el estaño sólido tiene una mayor capacidad para perder electrones y convertirse en iones hidratados en solución acuosa que el plomo sólido, por lo que el estaño debe clasificarse antes que el plomo en la lista de secuencia de actividad del metal.
Existe una diferencia entre metalicidad y fluidez del metal. Los estándares para juzgar su resistencia también son diferentes, por lo que el orden de metalicidad y actividad metálica no es exactamente el mismo.
Propiedades químicas de los metales
Propiedades químicas de los metales
A temperaturas normales, los metales como el magnesio, el hierro y el aluminio pueden oxidarse por el oxígeno del aire. ; cuando se encienden o se calientan, muchos metales se combinan con el oxígeno para formar óxidos metálicos.
Ejercicio
Escribe las ecuaciones químicas para la quema de cinta de magnesio en el aire, la quema de alambre de hierro en oxígeno y el calentamiento del cobre en el aire.
1. Reacción de metales y ácidos.
Experimento 7-31. Tome una pequeña cantidad de tiras de magnesio, gránulos de zinc y láminas de cobre y colóquelas en tres tubos de ensayo llenos de ácido clorhídrico diluido para observar el fenómeno. Pruebe si el gas producido es hidrógeno.
2. Tome una pequeña cantidad de tiras de magnesio, gránulos de zinc y láminas de cobre y colóquelas en tres tubos de ensayo llenos de ácido sulfúrico diluido para observar el fenómeno. Pruebe si el gas producido es hidrógeno.
Los experimentos muestran que el magnesio reacciona violentamente con el ácido clorhídrico diluido o el ácido sulfúrico diluido para generar hidrógeno; el zinc reacciona con el ácido clorhídrico diluido o el ácido sulfúrico diluido para generar hidrógeno, pero la reacción no es tan violenta como la del cobre con magnesio; no reacciona con ácido clorhídrico diluido o ácido sulfúrico diluido.
La reacción del magnesio y el zinc con el ácido clorhídrico se puede expresar de la siguiente manera:
Magnesio 2 HCl→Cloruro de magnesio H2 ↑
Zn 2HCl→ZnCl2 H2 ↑
Los tipos de reacciones anteriores son similares a ¿Cuáles son las diferencias entre los tipos de reacciones de combinación, reacciones de descomposición y reacciones de metátesis?
Estas reacciones son causadas por la reacción de un elemento y un compuesto para formar otro elemento y otro compuesto. Esta reacción se llama reacción de desplazamiento.
A BC→AC B
Ejercicio
Escribe ecuaciones químicas para las reacciones del magnesio y zinc con ácido sulfúrico diluido respectivamente.
2. Reacción de los metales con determinadas soluciones salinas.
Experimento 7-41. Sumerja un trozo de alambre de hierro limpio (desengrasado y sin óxido) en un tubo de ensayo que contenga una solución de sulfato de cobre, sáquelo más tarde y observe qué cambios se producen.
2. Sumerja un alambre de cobre limpio en un tubo de ensayo que contenga una solución de sulfato ferroso, sáquelo más tarde y observe qué cambios se producen.
Del experimento anterior, podemos ver que la superficie del alambre de hierro en la solución de sulfato de cobre está cubierta con una capa de cobre. Esta reacción se puede expresar de la siguiente manera:
Sulfato de hierro y cobre → sulfato de cobre ferroso
El alambre de cobre empapado en la solución de sulfato ferroso no tiene cambios, lo que indica que el cobre no se puede eliminar del Solución de sulfato ferroso Reemplace el hierro.
Secuencia de actividad del metal
El hierro puede reemplazar al cobre en una solución de sulfato de cobre, pero el cobre no puede reemplazar al hierro en una solución de sulfato ferroso, lo que indica que el hierro es químicamente más activo que el cobre.
Hagamos algunos experimentos más para comparar la reactividad química de varios metales.
Experimento 7-5 Sumerja una sección de alambre de cobre limpio en tubos de ensayo que contienen solución de nitrato de plata y solución de sulfato de zinc, sáquelos después de un rato y observe los cambios.
Los experimentos muestran que la superficie de un alambre de cobre sumergido en una solución de nitrato de plata se cubre con una capa de plata blanca, mientras que la superficie de un alambre de cobre sumergido en una solución de sulfato de zinc no sufre cambios.
Discusión
1. Con base en los hechos experimentales anteriores, compare las actividades del cobre, la plata y el zinc.
2. Según los resultados del Experimento 7-3, enumere el orden de actividad del magnesio, el zinc y el cobre. Si se incluye la actividad del hidrógeno, ¿qué metal debería precederla?
Con base en los hechos anteriores, se puede concluir la secuencia de actividad química de los cuatro metales:
Magnesio>Zinc>(Hidrógeno)>Cobre>Plata.
Después de muchos En este experimento, la gente concluyó que el orden de actividad química de los metales más comunes es el siguiente:
Potasio, calcio, sodio, magnesio, aluminio, zinc, hierro, estaño, plomo (hidrógeno) , cobre, mercurio, plata, platino,
piense
Según el orden de actividad del metal, determine si el hidrógeno puede ser reemplazado por hierro en ácido clorhídrico.
Experimento 7-6 Ponga con cuidado una uña limpia en ácido clorhídrico diluido y observe el fenómeno.
La ecuación química para la reacción entre el hierro y el ácido clorhídrico es la siguiente:
Fe 2HCl→FeCl2 H2 ↑
Los experimentos muestran que en la secuencia activa del metal , el hidrógeno precede El metal puede reemplazar el hidrógeno en ácido sulfúrico diluido o ácido clorhídrico, pero el metal después del hidrógeno no puede reemplazar el hidrógeno en el ácido. Sólo los metales anteriores pueden sustituir a los últimos metales a partir de sus soluciones salinas.
Ejercicio 7.2
1. Escribe una ecuación química en la que el magnesio, el cobre, el oxígeno y el ácido clorhídrico puedan reaccionar entre sí, e indica el tipo de reacción.
Seleccione
(1) Entre los siguientes metales, _ _ _ _ _ _ _ _ no puede reaccionar con ácido sulfúrico diluido.
Zinc
(B)Ag
Hierro
(D) Aluminio
(2) En cloro ¿Cuál de los siguientes metales se puede agregar a una solución de zinc para reemplazar el zinc? ______.
(1) Aluminio
Cobre
(C) Plomo
(D)Ag
(3 ) Entre las reacciones entre las siguientes sustancias, _ _ _ _ _ _ no es una reacción de sustitución.
(a) Use carbón para reducir el óxido de cobre
(b) Coloque las piezas de hierro en la solución de sulfato de cobre
(c) Use monóxido de carbono para reducir óxido de cobre
(d) Coloque la pieza de cobre en la solución de nitrato de plata
La secuencia de la ley de la actividad del metal y su aplicación
La ley de secuencia de la actividad del metal se puede resumir de la siguiente manera:
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① La movilidad del metal se refiere a la capacidad de los átomos metálicos de perder electrones en una solución acuosa. Cuanto más alta sea la posición del metal, más fácil será para los átomos del metal perder electrones y convertirse en iones en la solución acuosa, y más fuerte será la actividad.
(2) El metal delante del hidrógeno puede reemplazar al hidrógeno (elemento) en el ácido.
(3) Los metales muy activos K, Ca y Na no solo pueden reemplazar el hidrógeno en el ácido, sino también reemplazar el hidrógeno en el agua, liberando H2.
(4) El metal del frente puede reemplazar al metal de la parte posterior a partir de su solución salina. Debido a que el K, el Ca y el Na son muy activos, deben reaccionar con el agua para formar una base. entonces la base reaccionará con la reacción de la sal. Durante este proceso no se produce ningún metal.
⑤ El ácido sulfúrico concentrado y el ácido nítrico son ácidos oxidantes y no pueden reaccionar con los metales para liberar H2.
⑥Cuando el hierro reacciona con un ácido no oxidante o una solución salina, solo se forman sales de hierro divalentes.
⑦ No es apropiado utilizar el orden de actividad de los metales para describir ciertas reacciones en soluciones no acuosas, como el gorgoteo de H2 con H2O.
La ley de secuencia de la actividad de los metales tiene las siguientes aplicaciones:
1. Comparar la fuerza de la actividad de los metales
[Ejemplo 1] En la siguiente reacción, Fe se puede considerar más animado que Cu ().
(A) Solución de cloruro de hierro y cobre
(B) Hierro y ácido clorhídrico, cobre y ácido clorhídrico.
(C) Solución de zinc y cloruro férrico, solución de zinc y cloruro de cobre.
(D) Solución de nitrato de mercurio que contiene cobre, solución de nitrato de mercurio que contiene hierro.
Análisis: Según las leyes ② y ④, (a) grupo Fe > Cu (b) grupo hierro > grupo hidrógeno > grupo cobre; (c) grupo solo conoce Zn > FeZn > Cu, pero no saber si Fe es más reactivo que Cu El grupo (d) sólo conoce Cu > Hg y Fe > Hg, pero no sabe si Fe es más reactivo que Cu. Debes elegir (a) y (b).
[Ejemplo 2] Tres metales A, B y C de igual masa reaccionan con suficiente ácido sulfúrico diluido para formar sulfato divalente La relación entre la masa m del H2 que generan y el tiempo de reacción t As. se muestra a la derecha. La actividad de los tres metales es _ _ _ _ _ > _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.
Análisis: A juzgar por las pendientes de las tres líneas rectas (es decir, según la duración del tiempo de reacción), la reacción más rápida es A y la más lenta es B. La actividad de los tres metales ; A > C > B .
[Ejemplo 3] Hay cinco elementos metálicos A, B, C, D y E. (1) Solo C y E pueden reemplazar el hidrógeno en el ácido (2) En la solución acuosa, la capa más externa Los electrones de los átomos E pierden más fácilmente, y los electrones más externos son más difíciles de perder los átomos A (3) Cuando D se pone en la solución salina de B, B precipita; El orden de actividad de estos cinco elementos metálicos de débil a fuerte es _ _ _ _ _ _ _.
Análisis: De acuerdo con las condiciones y reglas dadas en (1), sabemos que C y E están delante de H, y A, B y D están detrás de H, es decir, C y E son más importante que A, B y D. Activo, según las condiciones y reglas dadas en (2), E es el más activo y A es el más débil, por lo que E > C, B y D > A.. Según las condiciones dado en (3) y (4), sabemos que d > b. En resumen, e > c > d > b > a. En otras palabras, el orden de actividad de débil a fuerte de estos cinco elementos metálicos es a <. segundo < d < c < mi.
2. Determinar la posibilidad de reacción de sustitución entre metal y ácido.
[Ejemplo 1] Entre las siguientes reacciones, pueden ocurrir reacciones de sustitución ().
(A) Hierro y ácido clorhídrico (b) Zinc y ácido nítrico.
(c) Hierro y agua (d) Plata y ácido sulfúrico diluido
Análisis Según la ley ②, el hierro puede reaccionar con el ácido clorhídrico, pero la plata no puede reaccionar con el ácido sulfúrico diluido; .
Según la ley ⑤, el zinc y el ácido nítrico no se pueden intercambiar. Según la ley ③, el hierro no puede sustituir al hidrógeno en el agua. Debes elegir (a).
[Ejemplo 2] Entre las siguientes reacciones, lo que se puede lograr en un solo paso es ()
(A) Hierro → Cloruro férrico (B) Cobre → Cloruro cúprico
(C) Plata → Sulfato de plata (D) Sodio → Hidróxido de sodio
Análisis: Según la ley ⑥, el Fe no puede reaccionar con el ácido clorhídrico para generar directamente FeCl3, sino que solo puede generar FeCl2. Según la ley ②, el cobre y la plata no pueden reaccionar directamente con el ácido para generar H2. Según la ley ③, 2na 2h2o = 2nNaOH H2 ↑. (d) debe ser seleccionado.
3. Determinar la posibilidad de reacción de sustitución entre el metal y la sal (solución).
【Ejemplo】Lo que puede producir una reacción de desplazamiento es ().
(A) Solución de sulfato de sodio y cobre
(B) Solución de nitrato de cobre y mercurio.
Cloruro de hierro y plata
(D) Solución de cobre y cloruro férrico.
Análisis: Según la ley ④, el Na en el grupo (a) reacciona primero con agua para generar NaOH alcalino, y luego el NaOH reacciona con una solución de CuSO4 sin generar Cu elemental. Según la ley ④, el cobre del grupo (B) está antes que el mercurio, y el mercurio se reemplaza por Hg(NO3)2 antes que el cobre. (c) Aunque el grupo Fe precede al Ag, el AgCl es insoluble en agua y no puede formar una solución, por lo que el Fe y el AgCl no pueden reaccionar. (d) El grupo Cu está detrás del Fe y no puede reaccionar.
4. Determinar la secuencia de reacciones de metales y soluciones salinas mixtas.
[Ejemplo] Se añade una cierta cantidad de polvo de hierro a la solución mixta de nitrato de plata y nitrato de cobre. Después de la reacción completa, se encuentra que precipita una pequeña cantidad de metal. Después de la filtración, se añadió gota a gota ácido clorhídrico al filtrado para formar un precipitado blanco. Una pequeña cantidad de precipitación de metal es ()
(a) Cobre y hierro (b) Plata
(c) Hierro y plata (d) Cobre y plata.
Análisis: De acuerdo con la ley ④, es decir, el metal clasificado más tarde en el orden de actividad metálica se reemplaza primero. Se sabe que el Fe reacciona primero con AgNO3 y luego reacciona con Cu(NO3)2. solución después de que se completa la reacción, por lo que Cu no puede sedimentarse. Una pequeña cantidad de metal precipitado es Ag.
5. Supongamos que hay iones en la solución.
El polvo de hierro se mezcla con una pequeña cantidad de óxido de cobre. Este polvo de hierro se puso en una cierta cantidad de ácido sulfúrico diluido. Después de la reacción completa, se descubrió que todavía quedaba polvo de hierro en el fondo del recipiente. Los cationes metálicos presentes en la solución ()
(a) deben ser Cu2 y Fe2
(b) deben ser Cu2, y también puede haber Fe2
(c )Debe ser Fe2, tal vez Cu2
(d) Debe ser Fe2, no Cu2
Análisis: Según el significado de la pregunta, tanto Fe como CuO reaccionan con H2SO4, y queda Fe después de la reacción. Según la ley ④, en la solución no hay Cu2, sólo Fe2. (d) debe ser seleccionado.
6. Otras preguntas
[Pregunta de ejemplo] Calentar, usando H2 para reducir el CuO, el H2 puede reemplazar el cobre en el CuO. ¿Significa esto que el H es más activo que el Cu?
Análisis: No. Según la ley ⑦, no es apropiado utilizar el orden de actividad de los metales para explicar reacciones en soluciones no acuosas.
Publicado en "Investigación de Exámenes Científicos"