高活性金属的提取
一类被称为活性金属的金属元素可以与酸、水、无机酸和强氧化性酸发生反应。活性或反应性系列，将最活泼的金属从高到低排列，可用于识别该组。
随着系列从底部到顶部进行，金属的反应性增加并失去电子以形成正离子。该系列顶部的那些会更快地失去光泽和腐蚀，并且需要更多的能量来分离并成为电子供体。
什么是金属的反应性系列？
The metal reactivity series, also known as the activity series, is the arrangement of metals in descending order of reactivity. The reactivity series data can be used to predict whether one metal can displace another in a single displacement reaction. It can also be used to determine the reactivity of metals to water and acids.
图表上的前五个项目被认为是高度反应性的。这些物质可以与热水或冷水反应产生含有氢氧化物和氢气的蒸汽。从镁到铬，接下来的四种金属被认为是活性金属，因为它们可以与热水或蒸汽反应产生氢气和氧化物。氢离子还原对前两个金属基团下形成的所有氧化物都有抵抗力。
从铁到铅，这六种元素可以从硝酸、硫酸和盐酸中回收氢。这些金属的氧化物可以通过用碳、氢气或一氧化碳加热来还原。
金属反应性降低的顺序：
Caesium (Cs) > Potassium (K) > Sodium (Na) > Lithium (Li) > Calcium (Ca) > Magnesium (Mg) > Aluminum (Al) > Zinc (Zn) > Iron (Fe)
高活性金属的提取
电解还原用于从矿石中提取具有高反应活性的金属，例如钠、钙、镁和铝。由于碳的反应性低于这些金属，因此不能用于还原它们。
- 电解还原
Electrolytic reduction is a type of electrolysis in which an electric current is passed through a molten or dissolved ionic substance, causing the electrodes to chemically react and the materials to decompose. The hydroxides, oxides, and chlorides of metals in their combined state are electrically reduced using this process.
金属在阴极收集。一些金属，如 K、Na 和 Al，是通过电解还原过程获得的。当电流通过熔融氯化钠或氯化钠溶液时，金属钠沉积在阴极上。
Na + + e - ⇢ Na
2Cl - - e - ⇢ Cl2
2NaCl ⇢ 2Na + Cl 2
氯化钠水溶液的电解：在水溶液中，氯化钠解离并以钠和氯离子的形式存在。在水溶液中，氯化钠的电解更简单。另一方面，水可以在各种电位下发生还原和氧化反应。因此，被氧化或还原的物质不仅是钠离子和氯离子，还有水分子。在阴极和阳极，两个竞争反应都是可能的。
在阴极：当 pH 值为 7 时发生还原反应。水可以转化为氢气，钠离子可以转化为金属钠。
2H 2 O (l) + 2e – → H 2 (g) + 2OH –
Na + (l) + e – → Na (l)
在阳极：当 pH 值为 7 时，会发生氧化反应。水可以被氧化产生氧气，或者氯离子可以被氧化产生氯分子。
2H 2 O → O 2 (g) + 4H +
2Cl – → Cl 2 + 2e –
因此，氯化钠水溶液电解的产物可以是阴极处的金属钠或氢气和阳极处的氯气或氧气之间的任何物质，以及由钠和水反应产生的氢氧化钠副产物。电解产物由氯化钠水溶液的浓度决定。
- 氧化铝的电解还原
负极是一个涂有碳的钢容器。氧化铝是一种离子化合物。 Al +3和O -2离子在熔化时可以自由移动和导电。氧化铝/冰晶石溶液电解的阴极产生铝，阳极产生氧气。
Cathode Reaction: 4Al+3 + 12e– → 4Al
Anode Reaction: 6O-2 – 12e– → 3O2
因为铝比氧化铝密度大，所以它会沉淀在电池的底部，可以作为纯液态金属取出。在正极碳阳极，氧气被释放。由于热氧与碳阳极反应产生二氧化碳气体，因此在碳阳极处也产生二氧化碳。
碳 + 氧 → 二氧化碳。
C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)
碳阳极会逐渐降解，因为排放的每个二氧化碳分子都带有少量碳。当碳阳极变得太小时，必须更换它们。
示例问题
问题 1：反应性系列显示什么？
回答：
Metals are arranged in descending order of reactivity in the reactivity series. The reactivity of a metal can be determined by studying its reactions to competition and displacement.
问题 2：什么金属反应性最低？
回答：
Transition metals are elements in the periodic table that are much less reactive, and metals like gold and platinum are at the bottom of the list, exhibiting little chemical reaction with any common reagents.
问题 3：哪个是最活跃的元素？
回答：
Alkali metals are the most reactive elementary group (situated far apart from intermediate metals and noble gases). Cesium is second from the bottom of this group, has six electron shells, and has the characteristics of a reactive atom, making it the most reactive element.
问题四：为什么要电解还原得到铝？
回答：
Since aluminium has a high affinity for oxygen, it is a stable compound. It is resistant to common reducing agents such as carbon. As a result, electrolytic reduction is used to obtain aluminium.
问题 5：定义电解还原。
回答：
Electrolytic reduction is the process by which highly reactive metals are removed from their compound state. It is usually done to obtain the purest form of the desired metal. Magnesium and aluminium are two examples.