和镁铝金属性有关的问题与探究
杨永根 杨晓丽
江苏省姜堰中学 江苏 姜堰 225500
摘要:金属与其他物质反应的难易不仅与反应物本身的性质有关,还与生成物的性质和反应条件有关.元素的金属性强弱不能等同于金属单质的活泼性,金属活动性顺序表只是提供了反应的可能性,但不能说明其反应的快慢和条件.
关键词:金属活动性 氧化膜 电极电势
金属活动性顺序是中学化学中的重要知识点,是金属及其化合物和元素周期律等相关部分的重要理论基础.一般情况下判别金属性强弱有以下几种方法:①元素的单质跟水(或酸)反应置换出氢气的难易,②水溶液中的置换反应,③元素最高价氧化物对应的水化物碱性强弱,④构成原电池时的正负极.
和水反应
在中学范围内我们可以这么认为,元素的金属性越强其单质和水(或酸)反应置换出氢气越容易.但是镁和铝在金属活动性顺序表中排在铁之前,镁和冷水反应很慢,和热水反应可较快,铝和水几乎不反应,而铁却可以和水蒸气反应
金属与其他物质反应的难易情况,一是与反应物的本性有关,即金属和其他物质的性质有关;二是和生成物的性质有关;三是与反应的温度,浓度等反应条件有关.铁和水反应是用水蒸气和铁粉并在高温下进行.人们常用铁,铝或铜制的水壶烧水,说明这几种金属与热水是不反应的.制成水壶的金属是块壮的,热水也不同与水蒸气.块状的铝或铁与热水作用,在表面生成致密的氧化膜,进而保护内层的铝或铁,所以块状的铁,铝或铜与热水是不反应的.实验证明:采用铁粉与水蒸气反应的方式,而用铝粉代替铁粉也可以得到氢气,并且效果更好.
钙,镁都是很活泼的金属,在金属活动性顺序表中钙还排在钠之前,但钙和水反应的剧烈程度远不及钠与水反应,镁和水反应也很慢.这主要因为钙,镁与水反应生成的氢氧化物不溶于水,覆盖在金属表面,在常温时使反应难以继续进行[1].改变条件可以加快镁与水反应.
实验步骤
实验现象
常温下,在试管中取约4mlNaCl溶液,将镁条投入其中
镁与水反应有气泡很明显,2h后,溶液变混浊.
镁条除去表面的氧化膜,放入铜氨溶液中(或CuSO4溶液中),待表面镀上一层铜后,取出,洗净,再放入蒸馏水中.
镁与水反应有气泡很明显,2h后溶液变混浊
镁条除去表面的氧化膜,放入银氨溶液中(或 AgNO3溶液中),待表面镀上一层银后,取出,洗净,再放入蒸馏水中.
镁与水反应有气泡但不明显.
镁条除去表面的氧化膜,和铜紧贴,放入蒸馏水中.
镁与水反应有气泡但不明显.
镁在NaCl溶液中和水反应加快,这因为Cl-有很强的极化作用,体积小,能穿过金属表面的氧化膜,并被吸附在氧化膜上,进而取代氧化膜中的氧原子,使具有保护作用的氧化膜变为可溶性的氯化物,阻止镁等金属表面氧化膜的形成,促进了金属在电解质溶液中的阳极氧化过程[2].在镁表面镀一层金属能加快镁和水反应,一方面由于构成很多微小的原电池而加快反应速率,更主要的原因是部分晶格Mg原子被Cu原子所占据,以致不能再生成致密的氧化膜,促进镁与水反应.但为什么镀铜后反应速率比镀银快还有待进一步研究.
溶液中相互间的置换反应
在金属活动性顺序表中排在前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来,那Mg能否置换出AlCl3溶液中的铝 镁或铝与FeSO4或FeCl3溶液反应效果又如何
2.1镁和AlCl3溶液反应
实验步骤
实验现象
镁条除去表面的氧化膜,放入0.5mol/L的AlCl3溶液中.
镁条表面有气泡,2h后,溶液变混浊.
取上述反应后的悬浊液,加入2mol/L的NaOH溶液.
沉淀部分溶解.
取出反应后的镁条,用蒸馏水小心洗净,放入2mol/L的NaOH溶液中.
没有现象.
该实验证明:镁并不能从AlCl3溶液中置换出Al,因为AlCl3的水解,溶液呈酸性,所以镁条表面有气泡,生成的沉淀是Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物
2.2镁和FeSO4溶液反应
实验步骤
实验现象
镁条除去表面的氧化膜,放入新制的0.5mol/L的FeSO4溶液中(溶液配制时没有加酸抑制水解,实质有胶体).
镁条表面有气泡,且表面有黑色物体生成,溶液中的浑浊加重.
取出反应后的镁条,用蒸馏水小心洗净.刮下表面固体,用盐酸溶解,待固体全部溶解,先加几滴新制的氯水,再加几滴KSCN溶液.
溶液变成血红色.

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