化学论文:金属活动序列在生产生活中的作用

它对科学研究、工农业生产和中学化学教学有着重要的指导作用。下面就其排列的科学理论基础和应用谈一些看法。

金属活动顺序表的常见形式如下:

钾钙钠镁铝锌铁锡铅(氢)铜汞银铂

钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅(氢)、铜、汞、银、铂和金。

金属活性从前到后逐渐降低。

金属活度序列表排列的实质是金属在水溶液中形成稳定的低价离子时,标准电极电位按标准电极电位由小到大、由负到正排列。这里所谓的稳定低价离子是指变价金属。比如铁是亚铁离子形成时的标准电极电位,铜是指亚铜离子形成时的标准电极电位,因为亚铜离子在水溶液中不稳定。

标准电极电位的测量方法如下:一次电池由标准状态的标准氢电极(E=0.000V)和其他金属的电极组成,标准氢电极在左边,金属在右边。这个电池的电动势是实验测得的,这个电动势就是这个电极上金属的标准电极电位(E)。

通过上述方法测量的各种金属的标准电极电位值e如下:

EK+/K =-2.924v ECA 2+/Ca =-2.76v ENa+/Na =-2.7109v

em G2+/Mg =-2.375v ea L3+/Al =-1.706v ez N2+/Zn =-0.7628v

EFE 2+/Fe =-0.4402v es N2+/Sn =-0.1346v EP B2+/Pb =-0.1263v

EH+/H = 0.0000v ECU 2+/Cu = 0.3402v ehg 2+/Hg = 0.851V

EAg+/Ag = 0.7996v ept 2+/Pt = 1.2V EAu+/Au = 1.68v

将上述金属原酸的标准电极电位由小到大排列,即为金属活性序列表。

有了金属活性序列表,结合元素周期律,常见金属的活性一目了然,应用起来非常方便。使用金属活性序列表可以很好地解决以下问题。

1,判断金属在水溶液中的活性

这是金属活动顺序表最简单直观的应用。金属在金属活性序列表中的位置越高,金属活性越强;位置越靠后,金属活动越弱。金属活性越强,越容易取代酸中的氢,对应的氧化物水合物-氢氧化物的碱性越强。

2.确定哪些金属能与酸反应产生氢气。

在金属活性序列表中,氢前金属的标准电极电位为负,所以还原态(单质)可以还原氢离子生成氢,而氢后的金属不能与酸反应生成氢。注意,这里说的是不能产生氢气,不是不与酸反应。

3、判断金属与氧反应的难易程度和反应产物。

在常温下,k ~ na很容易与氧气反应生成氧化物,如果在氧气或空气中燃烧,会生成过氧化物,甚至复杂的过氧化物等。Mg ~ Zn在常温下与氧反应非常缓慢,在高温下能剧烈反应生成普通氧化物。Fe ~ Ag通常不反应,只能在高温或纯氧中反应,生成的氧化物不稳定,容易分解,如氧化汞在高温下分解得到汞和氧。

4.判断金属和水反应的难易程度。

在金属活性序列表中,K ~ Na与冷水发生剧烈反应,生成碱和氢。镁和热水产生碱和氢的速率较低;Al ~ Pb与高温蒸汽反应生成金属氧化物和氢气,如铁与高温蒸汽反应生成四氧化三铁和氢气。

5、硝酸盐分解产物的判断

在金属活度序列表中,k ~ na的硝酸盐受热分解生成亚硝酸盐和氧气;mg ~ Cu的硝酸盐受热分解生成金属氧化物、二氧化氮和氧气;银和汞的硝酸盐通过加热分解产生金属元素、二氧化氮和氧气。硝酸盐在加热时是一种强氧化剂,因为它在加热时分解产生氧气。

6.判断原电池的正负极。

在原电池中,金属或具有不同活性的金属和其他材料是原电池的两个电极。较活泼的金属失去电子形成离子进入溶液,电子通过外电路从低电位极向高电位极定向移动产生电流。电子流出的电极是电源负极,电子流入的电极是电源正极。因此,两种金属电极具有不同的活性,活性较高的金属是负极。值得注意的是,金属的活性还与化学电源的电解液性质有关,如铜铝一次电池,以氢氧化钠为电解液,al为负极;以浓硝酸为电解液,铜为负极。

除了上面列举的以外,金属活度序列表还可以用来判断化学反应的发生,帮助我们了解和掌握电解过程中阳离子的排出顺序,判断电解产物。

金属活动序列表虽然有上述广泛用途,但仍有一定的局限性,应用时应注意以下几个方面:

一、金属活度序列按标准电极电位排列,仅从热力学角度指出氧化还原反应的可能性,仅指反应趋势的大小,不能说明反应速率。

其次,金属活性的顺序是按照在水溶液中形成稳定低价离子的趋势由易到难排列的,不适合非水溶液和高温固相反应。

再次,金属与酸反应的产物与酸的氧化程度、浓度、温度有关,应区别对待,不能一概而论。

总之,活动序列表具有完整系统的科学理论基础和广泛的应用范围。我们应该学以致用,在实践中充分发挥这一科学理论的指导作用。