金屬的化學(xué)性質(zhì)一、金屬與氧氣的反應(yīng)：氧化的普遍與差異談及金屬的化學(xué)性質(zhì)，首先不得不提的便是它們與氧氣這位“老朋友”的相遇。絕大多數(shù)金屬都能與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的金屬氧化物。這一過程，我們通常稱之為氧化反應(yīng)。*活潑金屬的“熱情相擁”：像鎂、鋁、鐵等金屬，在一定條件下能與氧氣發(fā)生顯著反應(yīng)。例如，鎂條在空氣中點(diǎn)燃時(shí)，會(huì)劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，生成白色的氧化鎂固體。鋁在空氣中則會(huì)迅速與氧氣反應(yīng)，在其表面形成一層致密的氧化鋁薄膜，這層薄膜如同給鋁穿上了一層“防護(hù)衣”，能有效阻止內(nèi)部的鋁進(jìn)一步被氧化，這也是鋁制品具有良好抗腐蝕性的原因。*“沉穩(wěn)”金屬的“慢熱”反應(yīng)：相比之下，一些金屬與氧氣的反應(yīng)則顯得不那么“積極”。鐵在潮濕的空氣中會(huì)緩慢生銹，主要成分是氧化鐵的水合物，這個(gè)過程需要水和氧氣的共同參與。銅在空氣中加熱時(shí)，表面會(huì)逐漸變黑，生成氧化銅；而在常溫下，銅與空氣中的氧氣、二氧化碳和水共同作用，則會(huì)生成銅綠（堿式碳酸銅）。*“高冷”金屬的“不屑一顧”：當(dāng)然，也有極少數(shù)金屬，如金、鉑等，它們的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，即使在高溫下也很難與氧氣發(fā)生反應(yīng)，因此它們常以單質(zhì)形式存在于自然界中，也被稱為“貴金屬”。這種與氧氣反應(yīng)的難易程度和劇烈程度，正是金屬活動(dòng)性差異的直接體現(xiàn)。二、金屬與酸的反應(yīng)：氫的釋放與鹽的生成金屬與酸的邂逅，同樣是化學(xué)世界中一幕常見的景象。這里的酸，通常指的是非氧化性酸，如鹽酸、稀硫酸等。反應(yīng)的通式可簡(jiǎn)單表示為：活潑金屬+酸→鹽+氫氣。*“爭(zhēng)先恐后”的活潑者：鉀、鈣、鈉等金屬，與酸的反應(yīng)異常劇烈，甚至?xí)l(fā)生爆炸，因此在實(shí)驗(yàn)室中通常不會(huì)用它們來與酸反應(yīng)制取氫氣，操作風(fēng)險(xiǎn)過高。鎂與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)則會(huì)非常迅速，產(chǎn)生大量氣泡，金屬片不斷溶解。*“循序漸進(jìn)”的參與者：鋅和鐵與相同的酸反應(yīng)時(shí)，速率就不如鎂那么快了。鋅與酸反應(yīng)速率適中，是實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的常用選擇。鐵與酸反應(yīng)則更為平緩，產(chǎn)生氣泡的速率較慢。*“無動(dòng)于衷”的旁觀者：而那些活動(dòng)性排在氫之后的金屬，如銅、銀、金等，它們與非氧化性酸相遇時(shí)，便“無動(dòng)于衷”，不會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣。值得注意的是，當(dāng)金屬與氧化性酸（如濃硫酸、硝酸）反應(yīng)時(shí)，情況則有所不同，通常不會(huì)生成氫氣，而是生成水以及其他含氧化合物，這是因?yàn)檠趸运嶂械闹行脑兀ㄈ缌?、氮）?huì)表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，優(yōu)先參與反應(yīng)。三、金屬與某些鹽溶液的反應(yīng)：置換的規(guī)律與應(yīng)用在金屬化學(xué)性質(zhì)的版圖中，金屬與某些鹽溶液的反應(yīng)同樣占據(jù)著重要地位，這類反應(yīng)遵循“置換反應(yīng)”的規(guī)律，即一種活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬能夠?qū)⒘硪环N活動(dòng)性較弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來。反應(yīng)通式為：金屬單質(zhì)（活動(dòng)性較強(qiáng)）+鹽（可溶性）→另一種金屬單質(zhì)（活動(dòng)性較弱）+另一種鹽。*“強(qiáng)者為王”的置換規(guī)則：這一反應(yīng)的發(fā)生，嚴(yán)格遵循金屬活動(dòng)性順序表。例如，將鐵釘放入硫酸銅溶液中，我們會(huì)觀察到鐵釘表面逐漸覆蓋上一層紅色的銅單質(zhì)，藍(lán)色的硫酸銅溶液顏色逐漸變淺，這就是經(jīng)典的“濕法煉銅”原理，化學(xué)方程式為Fe+CuSO?=FeSO?+Cu。*“特殊情況”需留意：需要強(qiáng)調(diào)的是，這里的金屬單質(zhì)一般不包括K、Ca、Na等極度活潑的金屬。因?yàn)檫@些金屬投入鹽溶液中，首先會(huì)與水發(fā)生劇烈反應(yīng)生成堿和氫氣，生成的堿再可能與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，而無法直接置換出鹽中的金屬。此外，鹽溶液必須是可溶性的，不溶性的鹽則難以發(fā)生此類反應(yīng)。這類反應(yīng)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，除了濕法煉銅，還可用于金屬的提純、防止金屬腐蝕（如犧牲陽極的陰極保護(hù)法）等。四、金屬活動(dòng)性順序表：判斷與預(yù)測(cè)的“金鑰匙”綜上所述，金屬的化學(xué)性質(zhì)與其活動(dòng)性密切相關(guān)。為了更系統(tǒng)地描述和比較不同金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，化學(xué)家們總結(jié)出了“金屬活動(dòng)性順序表”。這個(gè)順序表如同一把“金鑰匙”，能夠幫助我們判斷金屬與氧氣、酸、鹽溶液等能否發(fā)生反應(yīng)，以及反應(yīng)的劇烈程度。常見的金屬活動(dòng)性順序（由強(qiáng)到弱）大致為：鉀(K)、鈣(Ca)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鉛(Pb)、(氫H)、銅(Cu)、汞(Hg)、銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)。*判斷與氧氣反應(yīng)的難易：排在越前面的金屬，越容易與氧氣反應(yīng)，甚至在常溫下就能發(fā)生；排在后面的金屬則相對(duì)穩(wěn)定，需要加熱或更高條件才能與氧氣反應(yīng)，或根本不反應(yīng)。*判斷與非氧化性酸能否反應(yīng)及反應(yīng)劇烈程度：排在氫前面的金屬能與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，且位置越靠前，反應(yīng)越劇烈；排在氫后面的金屬則不能。*判斷與鹽溶液能否發(fā)生置換反應(yīng)：排在前面的金屬（K、Ca、Na除外）能把排在后面的金屬?gòu)钠淇扇苄喳}溶液中置換出來。掌握金屬活動(dòng)性順序表，并理解其背后的化學(xué)原理，對(duì)于學(xué)習(xí)化學(xué)、分析和解決實(shí)際問題都具有至關(guān)重要的意義。無論是實(shí)驗(yàn)室中的物