金属的化学性质
金属和非金属在我们的日常生活中起着至关重要的作用。如果没有氧气等非金属，我们就无法生存，如果没有金属，我们将难以生存。这些物质背后的化学成分是什么？让我们进一步了解金属和非金属的化学特性。
在化学反应中，化学性质是可以观察到的物质的特性。化学反应是一种物质变成另一种物质的过程。在此过程中，随着物质特性的变化，可以观察到化学性质。金属有六种重要的化学性质，如下所示：
金属与氧气的反应
金属在与氧反应时形成它们各自的金属氧化物。
金属 + 氧气 → 金属氧化物
金属与氧反应的强度取决于金属的化学反应性。有些金属即使在室温下也会与氧气发生反应，有些会在加热时发生反应，而有些金属会在强烈加热时发生反应。
下面给出了一些例子：
- 钠与氧的反应：金属钠在室温下与氧反应形成氧化钠。
4Na + O 2 → 2Na 2 O
(钠) (氧) (氧化钠)
- 钾与氧的反应：金属钾在室温下与氧反应形成氧化钾。
4K + O 2 → 2K 2 O
(钾) (氧) (氧化钾)
由于钾金属和钠金属在室温下具有高反应性并与氧气发生反应，因此将它们储存在煤油下，以防止它们与空气中的氧气、水分和二氧化碳发生反应。
- 锂与氧的反应：当锂金属与氧反应时会形成氧化锂。
4Li + O 2 → 2Li 2 O
(锂) (氧) (氧化锂)
锂、钾、钠等被称为碱金属。碱金属与氧气发生剧烈反应。
- 镁与氧的反应：在室温下，金属镁不与氧反应。但是在加热时，金属镁在空气中燃烧，产生强烈的光和热，形成氧化镁。
2Mg + O 2 → 2MgO
(镁) (氧) (氧化镁)
- 铝与氧的反应：金属铝在加热时与氧反应，形成氧化铝。
2Al + 3O 2 → 2Al 2 O
(铝) (氧) (氧化铝)
- 锌与氧的反应：金属锌仅在强烈加热时才与氧反应形成氧化锌。
2Zn + O 2 → 2ZnO
(锌) (氧) (氧化锌)
- 铜与氧的反应：即使在强烈加热下，铜金属也不与氧反应。铜在长时间加热时与氧气反应，形成黑色物质，称为氧化铜。
2Cu + O 2 → 2CuO
(铜) (氧) (氧化铜 (II))
其他金属，如银和金金属，即使在高温下也不会与氧气发生反应。
金属与水的反应
当金属与水反应时，会形成金属氢氧化物和氢气。
金属 + 水 → 金属氢氧化物 + 氢
然而，所有金属都不与水反应。金属与水反应的强度取决于其化学反应性。一些金属与冷水反应，一些与热水反应，一些与蒸汽反应，而另一些甚至不与蒸汽反应。
下面给出了一些例子：
- 钠与水的反应：金属钠与冷水剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气，同时放出大量热量。
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
(钠) (水) (氢氧化钠) (氢)
- 钾与水的反应：金属钾与冷水剧烈反应，生成氢氧化钾和氢气，同时放出大量热量。
2K + 2H 2 O → 2KOH + H 2
(钾) (水) (氢氧化钾) (氢)
- 钙与水的反应：金属钙与冷水反应形成氢氧化钙和氢气，该反应产生的热量较少，不足以燃烧形成的氢气。
Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
(钙) (水) (氢氧化钙) (氢)
- 镁与水的反应：金属镁不与冷水反应。金属镁与热水反应生成氢氧化镁和氢气。
Mg + 2H 2 O → Mg(OH) 2 + H 2
(镁) (水) (氢氧化镁) (氢)
镁与蒸汽反应非常迅速。镁与水蒸气反应变成氧化镁和氢气。铝、锌和铁等金属不会与冷水或热水发生反应。这些金属与蒸汽反应形成金属氧化物和氢气。
- 铝与水的反应：金属铝与蒸汽反应形成氧化铝和氢气。
2Al + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 3H 2
(铝) (蒸汽) (氧化铝) (氢气)
由于其表面有一层薄而坚韧的氧化铝，金属铝在正常情况下不会与水反应。
- 锌与水的反应：当蒸汽通过锌金属时会产生氧化锌和氢气。
Zn + H 2 O → ZnO + H 2
(锌) (蒸汽) (氧化锌) (氢气)
- 铁与水的反应：铁与蒸汽反应形成氧化铁和氢气。当铁与空气中的水分发生反应时，会产生铁锈（氧化铁）。
3Fe + 4H 2 O → Fe 3 O 4 + 4H 2
(铁) (蒸汽) (氧化铁 (III)) (氢)
另一方面，其他金属要么不与水反应，要么反应极其缓慢。蒸汽不会与铅、铜、银或金发生反应。
金属与稀酸的反应
金属与稀酸反应生成金属盐和氢气。
金属 + 稀酸→金属盐 + 氢
然而，所有金属都不会与稀酸反应。金属与稀酸反应的强度取决于其化学反应性。一些金属会发生爆炸性或极快的反应，一些金属会迅速反应，一些会在加热时发生反应，而另一些则根本不会发生反应。
下面给出了一些例子：
- 钠与稀盐酸的反应：金属钠与稀盐酸剧烈反应生成氯化钠和氢气。
2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2
(钠) (盐酸) (氯化钠) (氢)
- 镁与稀盐酸的反应：金属镁与稀盐酸反应非常迅速，形成氯化镁和氢气。
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
(镁) (盐酸) (氯化镁) (氢)
镁与稀盐酸的反应不如钠剧烈。
- 铝与稀盐酸的反应：由于其表面存在一层坚固的氧化铝，铝金属首先与稀盐酸反应缓慢。但是当氧化层溶解在酸中时，铝层就会暴露出来，与稀盐酸迅速反应。铝金属与稀盐酸快速反应生成氯化铝和氢气。
2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
(铝) (盐酸) (氯化铝) (氢)
锌和铁等金属与稀盐酸反应非常缓慢。铜根本不与稀硫酸（或稀盐酸）发生反应。
- 锌与稀硫酸反应：锌金属与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气。在实验室中，这种方法用于生产氢气。
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2
(锌) (硫酸) (硫酸锌) (氢)
当金属与稀硝酸反应时，不会产生氢气。然而，非常稀的硝酸与金属镁反应放出氢气。这是因为非常稀的硝酸是一种弱氧化剂，不能将氢气氧化成水。
- 镁与极稀硝酸的反应：当镁金属与极稀硝酸反应时，会形成硝酸镁和氢气。
Mg + 2HNO 3 → Mg(NO 3 ) 2 + H 2
(镁) (硝酸) (硝酸镁) (氢)
金属与其他金属盐溶液的反应。
当金属与另一种金属盐的溶液发生反应时，会发生置换反应。在该反应中，反应性更强的金属从其盐中置换出反应性较低的金属。
金属 A + 金属 B 的盐 → 金属 A +金属 B的盐
下面给出了一些例子：
- 锌与硫酸铜溶液的反应：将一条金属锌条放入硫酸铜溶液中，由于形成无色硫酸锌溶液，硫酸铜的蓝色逐渐褪去，在锌条上，沉积棕色铜金属。
Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu
(锌) (硫酸铜) (硫酸锌) (铜)
- 铁与硫酸铜溶液的反应：铁从硫酸铜溶液中置换铜。
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
(铁) (硫酸铜) (硫酸铁 (II)) (铜)
在上面的例子中，锌和铁比铜更活泼。结果，铜从其盐溶液中被置换出来。
- 铜与硝酸银溶液的反应：将一条金属铜条放入硝酸银溶液中，溶液逐渐变蓝，在铜条上形成一层闪亮的灰白色金属银沉积物。
Cu + 2AgNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag
(铜) (硝酸银) (硝酸铜) (银)
在该反应中，铜比银更具反应性，因此它会从硝酸银溶液中置换出银。
银和金金属不与硫酸铜溶液反应，因为银和金的反应性低于铜，并且不能从其盐溶液中置换铜。
金属与氯的反应。
金属与氯反应形成金属氯化物。在金属氯化物的形成过程中，金属原子失去电子成为带正电的离子，而氯原子获得电子成为带负电的离子。
下面给出了一些例子：
- 钠与氯的反应：金属钠很容易与氯反应形成氯化钠。
2Na + Cl 2 → 2NaCl
(钠) (氯) (氯化钠)
- 镁与氯的反应：金属镁在加热时很容易与氯反应形成氯化镁。
Mg + Cl 2 → MgCl 2
(镁) (氯) (氯化镁)
- 锌与氯的反应：金属锌与氯直接结合形成氯化锌。
Zn + Cl 2 → ZnCl 2
(锌) (氯) (氯化锌)
金属与氢的反应。
金属通常不与氢反应，因为金属通过失去电子形成化合物，而氢也通过失去电子（或通过共享电子）形成化合物。所以大多数金属不会与氢形成化合物。当一些反应性金属（例如钠、钾、镁和钙）与氢反应时，会形成金属氢化物。
下面给出了一些例子：
- 钠与氢的反应：当氢气通过加热的钠时形成氢化钠。
2Na + H 2 → 2NaH
(钠) (氢) (氢化钠)
- 钙与氢的反应：当氢气通过加热的钙时会形成氢化钙。
Ca + H 2 → CaH 2
(钙) (氢) (氢化钙)
示例问题
问题 1：将硫酸锌棒浸入硫酸铜溶液时会发生什么？
回答：
When a rod of zinc is dipped in a copper sulphate solution, then the blue color of copper sulphate fades gradually due to the formation of colorless zinc sulphate solution, and red brown copper metal is deposited on the zinc rod.
问题2：为什么有些金属如钠和钾在自然界中不会以游离元素的形式存在？
回答：
Metals like sodium and potassium are very reactive and hence they react with atmospheric oxygen to form compounds like oxides, so they do not occur in free states.
问题3：为什么大多数金属不与氢形成化合物？命名与氢形成化合物并发生反应的金属。
回答：
Metals form compounds by losing electrons and hydrogen also form compounds by losing electrons (or by sharing electrons). So most of the metals do not form compounds with hydrogen. Sodium metal form compounds with hydrogen.
Sodium hydride is formed when hydrogen gas is passed over heated sodium.
2Na + H2 → 2NaH
问题4：铁与蒸汽反应生成哪种铁氧化物？
回答：
Iron forms iron oxide and hydrogen gas when it reacts with steam.
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
问题5：铜板浸泡在稀硫酸中会发生什么？
回答：
Since copper does not react with dilute sulphuric acid, so when dilute sulfuric acid is poured on a copper plate, no reaction occurs.
问题6：在硝酸银溶液中，浸有一块铜板。一段时间后，溶液中的银沉积在铜板上。根据这一观察，找出哪个更具反应性——铜还是银？
回答：
In a salt solution, a more reactive metal displaces a less reactive metal. Here copper metal is displacing silver from silver nitrate solution, therefore, copper metal is more reactive than silver metal.