现象:铝的表面有一层白色的固体(Ag)析出。
反应式:Al + 3AgNO₃ ==3Ag ↓+ Al(NO₃)₃
原理:置换反应,由于在金属活动顺序表中,Al排在Ag的前面,其还原性强于Ag,所以在反应过程中Al能够将Ag置换出来。
置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应,是化学中四大基本反应类型之一,包括金属与金属盐的反应,金属与酸的反应等。
它是一种单质与一种化合物作用,生成另一种单质与另一种化合物的反应。
铝(AⅠ)为金属单质,硝酸银(AgNO3)为可溶性的盐类化合物。
在单质与化合物之间发生的是置换反应。
由于铝的金属活动性比银强,它可以与硝酸银发生置换反应,方程式为:Al+3AgNO3=AⅠ(NO3)3十3Ag。
现象为溶液由无色变为乳白色,铝棒上附着银白色固体。
四大反应类型
中文名四大基本反应类型
外文名reaction type
表达式A+B→C;A→B+C;A+BC→B+AC;AB+CD→AD+CB
别称四种基本反应类型
应用学科化学
适用领域范围化学反应
类型化合反应:由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。其中部分反应
为氧化还原反应,部分为非氧化还原反应。此外,化合反应一般释放出能量。
分解反应:化学反应的常见类型之一,是化合反应的逆反应。它是指一种化合物分解成二种或二种以上较简单的单质或化合物的反应。
置换反应:单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应,是化学中四大基本反应类型之一,包括金属与金属盐的反应,金属与酸的反应等。
复分解反应:由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。其实质是:发生复分解反应的两种物质在水溶液中相互交换离子,结合成难电离的物质—-沉淀、气体、水,使溶液中离子浓度降低,化学反应即向着离子浓度降低的方向进行。可简记为AB+CD=AD+CB。
化合反应1.金属+氧气→金属氧化物
很多金属都能跟氧气直接化合。例如常见的金属铝接触空气,它的表面便能立即生成一层致密的氧化膜,可阻止内层铝继续被氧化。
如:
2.非金属+氧气→非金属氧化物
经点燃,许多非金属都能在氧气里燃烧,
如:C+O2=点燃=CO2
3.金属+非金属→无氧酸盐
许多金属能与非金属氯、硫等直接化合成无氧酸盐。
如:2Na+Cl2==点燃==2NaCl
4.氢气+非金属→气态氢化物
因氢气性质比较稳定,反应一般需在点燃或加热条件下进行。
如:2H2+O2=点燃=2H2O
多数碱性氧化物不能跟水直接化合。判断某种碱性氧化物能否跟水直接化合,一般的方法是看对应碱的溶解性,对应的碱是可溶的或微溶的,则该碱性氧化物能与水直接化合。
如:Na2O+H2O=2NaOH
对应的碱是难溶的,则该碱性氧化物不能跟水直接化合。如CuO、Fe2O3都不能跟水直接化合。
除SiO2外,大多数酸性氧化物能与水直接化合成含氧酸。
如:CO2+H2O=H2CO3
Na2O+CO2=Na2CO3
大多数碱性氧化物和酸性氧化物可以进行这一反应。其碱性氧化物对应的碱碱性越强,酸性氧化物对应的酸酸性越强,反应越易进行。
氨气易与氯化氢化合成氯化铵。
如:NH3+HCl=NH4Cl
9硫和氧气在点燃的情况下形成二氧化硫
S+O2==点燃==SO2
置换反应根据反应环境分类
根据反应环境的类别,置换反应有以下2种情况:
(1)固态置换在加热或高温条件下固体与固体或固体与气体发生的置换反应。
(2)液态置换在水溶液中进行的置换反应。
①金属跟酸的置换
是金属原子与酸溶液中氢离子之间的反应。
硝酸,它们有强氧化性,先将金属氧化成对应氧化物,氧化物再溶于酸中,然后继续氧化,继续溶解,反应得以继续
Zn+2HCl====ZnCl₂+H₂↑
Zn+H₂SO₄(稀)====ZnSO₄+H₂↑
2Al+3H₂SO₄(稀)====Al₂(SO₄)₃+3H₂↑
2金属跟盐溶液的置换
是金属原子跟盐溶液中较不活泼金属的阳离子发生置换。如:
Cu+Hg(NO₃)₂====Hg+Cu(NO₃)₂
根据元素性质分类按元素的性质划分,金属与非金属单质间的置换。
1.金属单质置换金属单质
2Al+Fe₂O₃=高温=Al₂O₃+2Fe(铝热反应。Al还可与V₂O₅.CrO₃.WO₃.MnO₂等发生置换)
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
2.金属单质置换非金属单质
Zn+2HCl=H₂↑+ZnCl₂
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
2Mg+CO₂=点燃=2MgO+C
3Fe+4H₂O(g)=高温=Fe₃O₄+4H₂
4Na+3CO₂=点燃=2Na₂CO₃+C
3.非金属单质置换金属单质
C+2CuO=高温=2Cu+CO₂↑
2F₂+2H₂O=4HF+O₂
2C+SiO₂=Si+2CO↑
C+H₂O=高温=CO+H₂
2H₂+SiCl₄=Si+4HCl
Cl₂+2NaBr=Br₂+2NaCl
O₂+2H₂S=2S↓+2H₂O
Br₂+2HI=2HBr+I₂
根据元素周期表中位置分类按元素在周期表的位置划分,同族元素单质间的置换与不同族元素单质间的置换。
Na+KCl=高温=NaCl+K↑(一般是774℃)
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
2H₂S+O₂=2S+2H₂O
2C+SiO₂=Si+2CO↑
F₂+2HCl=2HF+Cl₂
2.不同主族元素单质间的置换
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑
2Mg+CO₂=2MgO+C
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑
2F₂+2H₂O=4HF+O₂
C+H₂O(g)==高温==CO+H₂
2H₂+SiCl₄=Si+4HCl
H₂S+Cl₂=S+2HCl
3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂
4NH₃+3O₂==点燃==2N₂+6H₂O(氨气在纯氧中燃烧)
2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe
C+CuO=Cu+CO
4Na+TiCl₄=4NaCl+Ti
4.副族元素的单质置换主族元素单质
3Fe+4H₂O(g)==加热==Fe₃O₄+4H₂
5.副族元素的单质置换副族元素的单质
Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
根据物质类别分类按物质类别划分,单质与氧化物间的置换和单质与非氧化物间的置换。
1.单质与氧化物发生置换反应
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
2Mg+CO₂=点燃=2MgO+C
3Fe+4H₂O=Fe₃O₄+4H₂
C+FeO=高温=Fe+CO↑
2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑
2C+SiO₂=Si+2CO↑
2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe
C+H₂O(g)=高温=CO+H₂
Si+2FeO=2Fe+SiO₂
2.单质与非氧化物发生置换反应
2H₂+SiCl₄=Si+4HCl
H₂S+Cl₂=S+2HCl
3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂
4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂
液态置换遵守金属活动性顺序。
氧化还原反应不一定为置换反应,置换反应一定为氧化还原反应。
另外需要注意的是置换反应是根据金属活泼性顺序表发生的。
复分解反应酸与盐反应时酸完全可以不溶,例如硅酸溶于碳酸钠浓溶液
如:2HCl+CaCO₃=CaCl₂+H₂O+CO₂↑(生成H₂CO₃和CaCl₂,H₂CO₃不稳定分解成H₂O和CO₂)
BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2HCl
AgNO₃+HCl=AgCl↓+HNO₃
注:大多数酸都可以与碳酸盐(碳酸氢盐)反应,生成新盐,水和二氧化碳。(以钠盐为例)
如:Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑(生成H₂CO₃和NaCl,H₂CO₃不稳定分解成H₂O和CO₂)
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑(生成H₂CO₃和Na₂SO₄,H₂CO₃不稳定分解成H₂O和CO₂)
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑(生成H₂CO₃和NaCl,H₂CO₃不稳定分解成H₂O和CO₂)
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑(生成H₂CO₃和Na₂SO₄,H₂CO₃不稳定分解成H₂O和CO₂)
酸与碱反应物中至少有一种是可溶的。
如:H₂SO₄+Cu(OH)₂=CuSO₄+2H₂O
H₂SO₄+Ca(OH)₂=CaSO₄↓+2H₂O
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
H₂SO₄+Ba(OH)₂=BaSO₄↓+2H₂O
2HCl+Cu(OH)₂=CuCl₂+2H₂O
2HCl+Ca(OH)₂=CaCl₂+2H₂O
HCl+NaOH=NaCl+H2O
2HCl+Ba(OH)₂=BaCl₂+2H₂O
盐与盐(可溶)反应时一种盐完全可以不溶,生成物至少有一种不溶(除非产生气体),例如硫酸氢钠溶解碳酸镁
如:Na₂SO₄+BaCl₂=2NaCl+BaSO₄↓
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
Na₂CO₃+BaCl₂=2NaCl+BaCO₃↓
盐与碱反应时盐和碱均可溶于水,碱难溶的例子见于硫酸氢盐溶解氢氧化镁,盐难溶的例子见于氢氧化钠溶解硫酸铅
如:2NaOH+CuSO₄=Na₂SO₄+Cu(OH)₂↓
NaOH+NH₄Cl=NaCl+NH₃↑+H₂O
Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+2NaOH
3NaOH+FeCl₃====Fe(OH)₃↓+3NaCl
Fe(OH)₂与NaCl不会发生反应
Fe(OH)₃与NaCl也不会发生反应
酸与金属氧化物例如:盐酸除铁锈:Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O
注意:氯离子对反应有促进作用,硫酸根离子对反应有抑制作用
(6)特例:NaOH+Al(OH)₃═NaAlO₂+2H₂O