初中阶段金属能与以下物质发生反应:
一、与酸的反应
稀酸反应
排在金属活动性顺序表氢(H)前的金属(如镁、铝、锌、铁)能与稀盐酸(HCl)、稀硫酸(H₂SO₄)反应生成盐和氢气。例如:
$$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$$
但浓盐酸(HCl)因强氧化性,反应生成二氧化硫(SO₂)或氮氧化物(NO₂)等气体。
特殊酸反应
钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)等活泼金属与水反应生成氢气:
$$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2 \uparrow$$
$$\text{K} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{KOH} + \text{H}_2 \uparrow$$
硝酸(HNO₃)具有强氧化性,与金属反应生成对应金属的硝酸盐和氮氧化物,不生成氢气。
二、与碱的反应
活泼金属与强碱反应
铝(Al)与氢氧化钠(NaOH)反应生成偏铝酸钠(NaAlO₂)和氢气:
$$2\text{Al} + 2\text{NaOH} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2 + 3\text{H}_2 \uparrow$$
其他活泼金属(如钾、钙)与水反应类似,但与碱不反应。
三、与盐的反应(置换反应)
活动性顺序原则
排在金属活动性顺序表前的金属能置换出排在后的金属离子(与H无关)。例如:
$$\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}$$
但钾、钙、钠等活泼金属与盐溶液反应时,会先与水反应生成氢气,无法进行置换。
四、其他反应类型
与氧气反应
镁(Mg)、铝(Al)等金属在点燃条件下与氧气反应生成氧化物:
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
$$4\text{Al} + 3\text{O}_2 \rightarrow 2\text{Al}_2\text{O}_3$$
与金属氧化物反应
铝热反应是金属与金属氧化物的反应,例如:
$$2\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{Fe}$$
与氮气反应
镁(Mg)与氮气在点燃条件下反应生成氮化镁(Mg₃N₂):
$$\text{3Mg} + \text{N}_2 \rightarrow \text{Mg}_3\text{N}_2$$
总结
初中金属反应主要与酸、碱、盐及氧气发生反应,反应规律与金属活动性顺序密切相关。活泼金属(如钾、钙、钠)具有强还原性,能与水或酸剧烈反应;较不活泼金属(如镁、铝、锌)则主要与酸或盐反应。