初中化學(xué)在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)有兩種：

金屬+酸→鹽+氫氣

金屬+鹽→鹽+金屬

[知識準(zhǔn)備]要把握好這一類反應(yīng)，你需要熟練掌握金屬活動性順序

金屬活動性順序：K Ca Na Mg A1 Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

從左至右，金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱。金屬的位置越靠前，其活動性越強(qiáng)。

【反應(yīng)條件】掌握這一類反應(yīng)發(fā)生所需的具體條件，根據(jù)條件判斷反應(yīng)是否能發(fā)生。

1.對反應(yīng)物金屬：總的原則是：金屬要置換酸或鹽中哪種元素，其活動 性就要位于哪種元素前面。

例如當(dāng)金屬與酸發(fā)生置換反應(yīng)時，單質(zhì)金屬的活動性排在氫元素的前面, 反應(yīng)可發(fā)生；當(dāng)與鹽發(fā)生置換反應(yīng)時，單質(zhì)金屬的活動性排在鹽中金屬元素前面，反應(yīng)可發(fā)生。

注意：活動性最強(qiáng)的鉀、鈣、鈉金屬，由于在酸、鹽溶液中反應(yīng)復(fù)雜， 通常不用這幾種金屬單質(zhì)作反應(yīng)物。

2.對反應(yīng)物酸：不用濃硫酸和各種濃度的硝酸，由于它們有較強(qiáng)氧化性， 反應(yīng)不按照此規(guī)律進(jìn)行（高中階段會學(xué)習(xí)這些反應(yīng)）；

濃鹽酸因為有較強(qiáng)揮發(fā)性，會使制得的氫氣中混有較多氯化氫氣體而不純，故不宜用。

3.對反應(yīng)物鹽：一般用鹽的溶液，即選擇可溶性鹽并在鹽的溶液中，反應(yīng)易進(jìn)行。如鐵放入硫酸銅晶體中不發(fā)生反應(yīng)，而鐵在硫酸銅溶液中可置換出鐵。

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【能力拓展】除了判斷這一類反應(yīng)能否發(fā)生，我們常利用這一類反應(yīng)進(jìn)行金屬活動性的實驗探究。

—、定性實驗

1.不同的金屬（表面積相同）與足量酸（溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同）進(jìn)行置換反應(yīng)時，怎樣判斷金屬活動性的強(qiáng)弱？

方法一：根據(jù)金屬與酸反應(yīng)時產(chǎn)生氣泡的速率快慢判斷；

方法二：根據(jù)收集等體積氣體所用的時間長短來判斷（用排水法收集）

方法三：根據(jù)相同時間內(nèi)收集到氣體的體積多少來判斷（用排水法收集）。

2.如何利用金屬與鹽溶液反應(yīng)，設(shè)計簡單實驗證明金屬的活動性強(qiáng)弱 (順序）？

如探究三種金屬Cu、Zn、Ag的活動性強(qiáng)弱：可采用“首尾呼應(yīng)”（首尾物質(zhì)類型相同）的設(shè)計方法。

先按照實際的活動性強(qiáng)弱將金屬排序為Zn、Cu、Ag；

方法一：頭尾金屬用其鹽溶液，中間用金屬單質(zhì)，分別進(jìn)行兩個實驗：Cu放入ZnS04(或ZnCl2)溶液；Cu放入AgN03溶液，根據(jù)實驗現(xiàn)象即可說明；

方法二：頭尾用金屬單質(zhì)，中間金屬用其鹽溶液，分別進(jìn)行兩個實驗：Zn放入CuS04(或CuCl2)溶液；Ag放入CuS04溶液，根據(jù)實驗現(xiàn)象即可說明。

3.金屬與混合鹽溶液反應(yīng)時，客觀上金屬會先與活動性更弱的金屬鹽溶液置換，若反應(yīng)后單質(zhì)金屬有剩余，再繼續(xù)與活動性稍強(qiáng)的金屬鹽溶液置換。

如將一定量的鋅粉放入硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中，鋅先與硝酸銀溶液反應(yīng)置換出銀，若硝酸銀反應(yīng)完，鋅還有剩余，鋅再繼續(xù)與硝酸銅溶液反應(yīng)而置換出銅。可歸納為：單質(zhì)金屬與鹽中金屬元素活動性差距越大，反應(yīng)越先發(fā)生。

同理：金屬混合物與鹽溶液置換時也符合此規(guī)律。如鋅、鐵混合物放入足量硫酸銅溶液中，鋅先與硫酸銅溶液反應(yīng)，待鋅反應(yīng)完后，鐵再與硫酸銅溶液反應(yīng)。

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二、定量實驗

1.不同金屬與酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量大小順序？

①等質(zhì)量的鋁、鋅、鎂、鐵與足量的酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由大到小順序為：鋁 >鎂>鐵>鋅。計算方法如下：

方法一：根據(jù)四個化學(xué)方程式，分別設(shè)四種金屬質(zhì)量都為1 (或100、或m等），計算lg的金屬完全反應(yīng)，產(chǎn)生多少氫氣，根據(jù)計算結(jié)果得出比較結(jié)論（此計算方法繁瑣但易理解）；

方法二：根據(jù)分析得出規(guī)律：放出氫氣質(zhì)量與下述比值成正比：

化合價/金屬相對原子質(zhì)量（理解分析后記規(guī)律）。若金屬在化合物中化合價一樣，比如鋅、鎂、鐵（在生成物中都為+2價，化合價相同），則氫氣質(zhì)量大小直接與相對原子質(zhì)量成反比，故得出產(chǎn)生氫氣質(zhì)量大小順 序是：鎂>鐵>鋅；而鋁在化合物中呈+3價，它就要用：化合價/金屬相對原子質(zhì)量的比值與其他金屬衡量，結(jié)果比值比鎂大，故得出：產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由大到小順序為：鋁>鎂>鐵>鋅（此計算方法簡單但難理解）。 ②足量的鋁、鋅、鎂、鐵與等質(zhì)量等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等。推理方法：

按照質(zhì)量守恒定律，產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量等于酸中氫元素質(zhì)量，現(xiàn)在四個反應(yīng)所用的酸完全相同且完全反應(yīng)，四個反應(yīng)的酸中氫元素質(zhì)量相同，故產(chǎn)生氫氣質(zhì)量相同。

2.金屬與酸反應(yīng)、金屬與鹽溶液反應(yīng)時，溶液質(zhì)量怎么變化？

①各種金屬與酸反應(yīng)，溶液質(zhì)量都變大

因為金屬置換了酸中的氫元素，進(jìn)入溶液中的金屬元素質(zhì)量一定大于所替換的氫元素的質(zhì)量（氫元素變成氫氣逸出）。

如： Fe + H2S04 = FeS04 + H2↑

溶液中溶質(zhì)質(zhì)量變化標(biāo)準(zhǔn)是：2 < 56

(只需比較橫線的元素質(zhì)量大小，下同）

結(jié)論：反應(yīng)后溶液質(zhì)量變大

②金屬與鹽溶液反應(yīng)，溶液質(zhì)量變化視單質(zhì)金屬與鹽中金屬元素的質(zhì)量大小而定

如： Zn + CuS04 = ZnS04 + Cu

溶液中溶質(zhì)質(zhì)量變化標(biāo)準(zhǔn)是： 64 < 65

結(jié)論：反應(yīng)后溶液質(zhì)量變大 如： Cu + 2AgN03 = Cu(NO3)2 +2Ag

溶液中溶質(zhì)質(zhì)量變化標(biāo)準(zhǔn)： 2×108 > 64

結(jié)論：反應(yīng)后溶液質(zhì)量變小

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