金属的性质与金属活动性顺序Metals and the Activity Series

真金不怕火炼

出土的金器历经几千年仍然金光闪闪，铁器却早已锈迹斑斑；铝比铁活泼，可铝锅却很少生锈。不同的金属，化学性质为什么差别这么大？

金属的物理性质

常温下，大多数金属是固体（汞是液体），有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。不同金属也有差别：铜是紫红色，金是黄色；钨的熔点最高，常用作灯丝。

在金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的物质叫做合金alloy，比如生铁和钢（含碳量不同）、黄铜、不锈钢。合金是混合物，一般比组成它的纯金属硬度更大、抗腐蚀性更好。

金属的化学性质

1. 与氧气反应：镁、铝在常温下就能与氧气反应；铁、铜在高温下才能反应；金即使在高温下也不与氧气反应。铝在空气中表面会生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止内部的铝进一步被氧化，所以铝制品耐腐蚀。

2. 与稀盐酸、稀硫酸反应：镁、锌、铁能反应放出氢气，铜不能。

3. 与某些盐溶液反应：把铁丝放进硫酸铜溶液里，铁丝表面有红色的铜析出，溶液由蓝色变为浅绿色。我国古代“曾青得铁则化为铜”说的就是这个反应，它是湿法炼铜的原理。

这些反应都是置换反应（1.6.4 节）。

金属活动性顺序

通过大量实验，人们把常见金属按活动性由强到弱排成了金属活动性顺序activity series：

可以读作“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅（氢），铜汞银铂金”。用它判断置换反应：

1. 金属的位置越靠前，活动性越强。
2. 排在氢前面的金属，能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。
3. 排在前面的金属，能把排在后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。钾、钙、钠除外：它们太活泼，会先和水反应。

注意：铁发生置换反应时生成的是 +2 价的亚铁盐（$\ce{FeCl2}$、$\ce{FeSO4}$），溶液呈浅绿色。

选一种金属和一种溶液，判断能否反应，再看看现象和化学方程式：

铁的锈蚀与防护

铁生锈是铁与空气中的氧气和水同时作用的结果，两者缺一不可。铁锈疏松多孔，不能阻止里面的铁继续生锈。防锈的方法就是破坏生锈的条件：保持铁制品表面洁净干燥；在表面涂油、刷漆、镀上其他金属；或者改变内部结构，制成不锈钢。

例题 1：比较铁、铜、银的活动性

现有铁丝、铜丝、银丝，以及稀盐酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硝酸银溶液。设计一个简单的方案，比较三种金属的活动性。

例题 2：判断能否反应

判断下列物质能否反应，能反应的写出化学方程式：① 锌和硫酸铜溶液；② 铜和稀盐酸；③ 铁和硝酸银溶液。

常见误区

即时小测

小结

• 金属有光泽，能导电、导热，有延展性；合金一般比纯金属更硬、更耐腐蚀。
• 金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au。
• 氢前面的金属能置换出稀酸中的氢；前面的金属能把后面的金属从它的盐溶液中置换出来（K、Ca、Na 除外）。铁置换后显 +2 价。
• 铁生锈需要氧气和水同时作用；涂油、刷漆、镀层、制成不锈钢可以防锈。