運(yùn)動(dòng)會(huì)上,小俊奪得了100米賽跑的銅牌,十分高興?;丶液?,便急不可待把辛苦訓(xùn)練的成果展示給姐姐看。姐姐看了一眼便問(wèn)小?。?ldquo;你想把這面銅牌變成銀牌或金牌嗎?”小俊不假思索地回答說(shuō):“當(dāng)然想啦!”那么你知道如何把銅牌變成金牌或銀牌嗎?
姐姐教小俊把銅牌放進(jìn)硝酸銀溶液,片刻后取出,銅牌便變成銀牌了;若把銅牌放進(jìn)硝酸金溶液中,銅牌便變成了金牌。這便是化學(xué)中的置換反應(yīng),反應(yīng)如下:
硝酸銀溶液+銅牌上的銅 → 銅牌上的銀
此外,還有一個(gè)方法可以將銅牌變成銀牌或金牌,但該方法是利用了化學(xué)的非置換反應(yīng):
(1)把12克氫氧化鈉溶于50立方厘米的水中。
(2)把3克鋅置于氫氧化鈉溶液中加熱。這時(shí),把銅牌放進(jìn)熱溶液中約5分鐘。
(3)把銅牌取出,就會(huì)發(fā)現(xiàn)銅牌已變成“銀牌”。
(4)把這面“銀牌”放在火上烤一會(huì)兒,銀牌又會(huì)變成“金牌”。
聽(tīng)了姐姐的解釋后,小俊卻說(shuō):“還是自己辛苦贏得的銅牌更有價(jià)值?。?rdquo;
置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng),是化學(xué)反應(yīng)基本類型之一。置換是指組成單質(zhì)的元素替換出化合物里的某種元素。
置換反應(yīng)有兩個(gè)突出特點(diǎn):
一是在反應(yīng)中一種游離態(tài)元素將另一種元素從其化合物中替換出來(lái),使其變?yōu)橛坞x態(tài),因而在反應(yīng)物和生成物中必定各有一種單質(zhì)出現(xiàn)。例如:
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
二是反應(yīng)的發(fā)生必定伴有某些元素化合價(jià)的變化,因此屬于氧化還原反應(yīng),如上述兩例。
在初中階段學(xué)習(xí)的是發(fā)生在水溶液里的置換反應(yīng),主要有金屬與酸溶液的反應(yīng)和金屬與鹽溶液的反應(yīng),這兩種反應(yīng)都遵循金屬活動(dòng)性順序而進(jìn)行。
1.金屬+酸 → 鹽+氫氣
金屬:必須是位于金屬活動(dòng)性順序中氫以前的金屬,排在氫后面的金屬不能跟酸發(fā)生置換反應(yīng)。金屬的位置愈靠前,置換反應(yīng)愈容易進(jìn)行。例如:
Mg+H2SO4(稀)=MgSO4+H2↑ 很快
Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ 平穩(wěn)
Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑ 較慢
Cu+H2SO4(稀) 不能反應(yīng)
酸:必須是可溶性的非氧化性酸,如鹽酸、稀硫酸、磷酸等。氧化性酸如硝酸、濃硫酸等不能與金屬發(fā)生置換反應(yīng),這種具有強(qiáng)氧化性的酸與金屬發(fā)生的是另一種類型的反應(yīng)。例如:
Zn+2H2SO4(濃)=ZnSO4+SO2↑+2H2O
此外,碳酸(H2CO3)、氫硫酸(H2S)等很弱的酸,雖然能與氫前面的金屬發(fā)生置換反應(yīng),但其反應(yīng)不夠典型或難以進(jìn)行。硅酸(H2SiO3)是微溶性酸,難與金屬發(fā)生置換反應(yīng)。
鹽:反應(yīng)生成的鹽必須是可溶的,否則,生成難溶或微溶的鹽會(huì)沉積在金屬表面,阻礙反應(yīng)順利進(jìn)行。例如下列反應(yīng)因生成難溶的硫酸鉛,反應(yīng)很難順利進(jìn)行:
Pb+H2SO4(稀)=PbSO4+H2↑
Pb+CuSO4=PbSO4+Cu
2.金屬+鹽 → 另一種鹽+另一種金屬
金屬:只有在金屬活動(dòng)性順序中位于前面的金屬才能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來(lái)。這兩種金屬的位置相距愈遠(yuǎn),反應(yīng)愈容易進(jìn)行。但應(yīng)注意,K、Ca、Na等很活躍的金屬在與其他金屬的鹽溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí),是先置換水中的氫,而難以置換鹽中的金屬。例如將一小塊金屬鈉投入氯化鐵溶液中,發(fā)生的反應(yīng)是:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl
鹽:反應(yīng)物和生成物中的鹽都應(yīng)是可溶性的。
以上討論的都是在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)。此外,在初中化學(xué)里還接觸一些不是在水溶液中而是在固態(tài)下發(fā)生的置換反應(yīng)。例如:
這類反應(yīng)的規(guī)律是受其他因素支配的,不能依據(jù)金屬活動(dòng)性順序去判斷。
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