【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』，此版叢書(shū)是“數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書(shū)共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書(shū)是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來(lái)自學(xué)。不過(guò)這套叢書(shū)卻很適合像我這樣已接受過(guò)基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語(yǔ)】『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)』其實(shí)還有新版，即80年代的改開(kāi)版，改開(kāi)版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過(guò)我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語(yǔ)和計(jì)算模式的來(lái)由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開(kāi)版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒(méi)在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)6677版』上傳成文字版。??

第一章金屬的通性

§1-2金屬的化學(xué)性質(zhì)，金屬活動(dòng)性順序

【01】在上一節(jié)里【山注，化3-1-01，傳送門CV21855227】，我們學(xué)習(xí)了金屬的物理性質(zhì)，知道了它們既有共同的特點(diǎn)，又有所差別；并知道這是由于金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所引起的。那末，金屬的化學(xué)性質(zhì)是不是也有某些共同的特點(diǎn)呢？能否從理論上把它們概括起來(lái)呢？

【02】在學(xué)習(xí)化學(xué)的前面兩冊(cè)時(shí)，我們?cè)?jīng)碰到過(guò)不少有關(guān)金屬的化學(xué)反應(yīng)。例如某些金屬跟非金屬，如氧、鹵素、硫、磷等直接化合生成鹽類的反應(yīng)；某些金屬?gòu)乃崂?，有些并從水中置換出氫氣的反應(yīng)；某些金屬?gòu)牧硪环N金屬的鹽里把后者置換出來(lái)的反應(yīng)；以及大部分金屬的氧化物是堿性的，它們的相應(yīng)水化物是堿類等等。從而，我們已經(jīng)有了一些關(guān)于金屬的化學(xué)性質(zhì)的具體知識(shí)。

【03】在第二冊(cè)原子結(jié)構(gòu)和元素周期律一章里，當(dāng)講到分子的形成時(shí)，曾經(jīng)指出過(guò)：所有元素的原子的最外電子層，都有成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向【山注，化2-3-04第02段，傳送門CV21563958】。這種傾向引起了原子相互結(jié)合而形成分子，也就是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。由于金屬原子的最外電子層上的電子數(shù)少，放出電子而使原子變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向性要比結(jié)合電子的傾向性大，因此金屬原子容易放出電子而變成帶正電荷的陽(yáng)離子，而且典型的金屬絕不與電子相結(jié)合，這就是金屬參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)的特點(diǎn)。例如：

【04】在第二冊(cè)電離學(xué)說(shuō)一章里，我們知道離子化合物和極性化合物，在水溶液里會(huì)電離成陰、陽(yáng)離子。【山注，化2-4-01，傳送門CV21589112】例如：

【05】在這些溶液里的陽(yáng)離子，是對(duì)應(yīng)的金屬原子或氫原子放出電子后帶正電荷的質(zhì)點(diǎn)。這些質(zhì)點(diǎn)，如果碰到電子，當(dāng)然有可能重新結(jié)合，成對(duì)應(yīng)的中性原子。

【06】前面已提過(guò)，金屬原子由于結(jié)構(gòu)的不完全相同，放出電子的傾向性的大小是不同的，活動(dòng)金屬放出電子的傾向要比不活動(dòng)的金屬?gòu)?qiáng)。所以，如果有一種金屬，例如鋅，分別放進(jìn)上述的一些溶液里去，情況將會(huì)怎樣呢？

【07】從原子結(jié)構(gòu)來(lái)看，鋅原子放出電子的傾向要比銅原子、氫原子放出電子的傾向性大，而比鈉原子的弱。所以不難想象：當(dāng)鋅分別放進(jìn)上述溶液后，就會(huì)把它自己的外層電子轉(zhuǎn)移到銅離子或氫離子上去，使它們結(jié)合電子后變成對(duì)應(yīng)的銅原子或氫原子，從溶液里析出；而鋅原子本身就變成了陽(yáng)離子進(jìn)入溶液里去，用離子方程式來(lái)表示，就是：

【08】但是，鋅在鈉離子的溶液中這種電子的轉(zhuǎn)移就不可能。

【09】這些例子說(shuō)明了，金屬跟酸或鹽溶液所起的置換反應(yīng)的本質(zhì)：就是比較活動(dòng)的金屬原子上的電子，轉(zhuǎn)移到氫離子或活動(dòng)性較弱的金屬的離子上的過(guò)程。

【10】從上面一些具體例子來(lái)看，金屬參加化學(xué)反應(yīng)——不論是化合反應(yīng)或置換反應(yīng)一的特征都是放出電子而成陽(yáng)離子。所以我們可以給金屬下這樣的定義：一種元素，它的原子如果在化學(xué)反應(yīng)里容易放出電子而轉(zhuǎn)變成帶正電荷的離子，這種元素就叫做金屬，金屬原子不能結(jié)合電子，也就是說(shuō)，不能轉(zhuǎn)變成帶負(fù)電荷的離子。到此，我們對(duì)“金屬”這個(gè)概念有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

金屬活動(dòng)性順序

【11】金屬單質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是放出電子，那末，由于金屬原子結(jié)構(gòu)的不同，放出電子的難易程度有所不同，因此金屬參加化學(xué)反應(yīng)的活動(dòng)性自然也有所差別。金屬愈容易放出電子，它就愈活動(dòng)，跟其他物質(zhì)起反應(yīng)也愈劇烈；反之，不容易放出電子的金屬的活動(dòng)性就很小，它跟其他物質(zhì)起反應(yīng)就不容易，甚至沒(méi)有反應(yīng)。所以我們可以利用各式各樣的反應(yīng)，來(lái)比較各種金屬的相對(duì)活動(dòng)性程度。比如有人曾利用金屬跟金屬鹽溶液的置換反應(yīng)，對(duì)金屬的活動(dòng)性進(jìn)行了研究。例如，前面提到的金屬鋅能從銅鹽溶液中置換出銅；而不能從鈉鹽溶液中置換出鈉。這表示鋅的活動(dòng)性比銅大而比鈉小。這樣把各種金屬按照它們的化學(xué)活動(dòng)性的降低而排列成個(gè)順序，稱做“金屬活動(dòng)性順序”（參看第一冊(cè)§5-4）【山注，化1-5-04第49/50段，傳送門CV20850981】。

【12】下面就是兒種常遇的金屬的活動(dòng)性順序：

【13】這里把氫也排在順序之中，因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬险f(shuō)具有類似金屬的性質(zhì)，能從某些鹽溶液中置換出金屬，它的本身也能被很多金屬?gòu)乃崛芤褐兄脫Q出來(lái)，金屬活動(dòng)性順序能給我們下列有關(guān)金屬在溶液中進(jìn)行反應(yīng)的一些知識(shí)：

【14】(1)每一種金屬可以從排在它右面的金屬的鹽溶液中，置換出后者。反之，則不可能。二種金屬的排列位置相距越遠(yuǎn)，置換愈容易，反應(yīng)速度愈快。【置換反應(yīng)的速度和鹽溶液的濃度也有較大關(guān)系，特別對(duì)位置相近的金屬影響更大】

【15】例如，鋅能從鐵鹽溶液中置換出鐵，也能從銅鹽溶液中置換出銅，因?yàn)殍F和銅的排列位置都在鋅的右面。但鋅不能從鈉鹽的溶液中置換出鈉，因?yàn)殁c的位置在鋅的左面。并且，鋅置換銅的反應(yīng)比置換鐵快，因?yàn)殇\和銅的位置相距較遠(yuǎn)。

【16】(2)上面的情況對(duì)氫氣（在大氣壓力下）也能適用。就是只有排在氫左面的金屬才能從稀酸溶液中置換出氫氣。位置愈左，置換能力愈強(qiáng)。排在氫右面的金屬就不能從酸中置換出氫氣。

【17】例如，鉀、鈉等最前面的幾種金屬，在稀酸中置換氫的速度可達(dá)爆炸性的程度（有危險(xiǎn)?。?。它們?cè)诔叵赂材芷饎×业姆磻?yīng)，置換出氫氣，這是我們已經(jīng)知道的。但鎂、鋁、鋅等就必須在加熱情況下跟水才有反應(yīng)；在常溫下只能跟酸起反應(yīng)。位置在氫右面的，例如銅，則無(wú)論在什么情況下，都不能置換出氫。必須注意，銅跟氧化性酸的反應(yīng)，例如跟硝酸反應(yīng)，不是置換反應(yīng)，生成物沒(méi)有氫氣的！

【18】此外，金屬活動(dòng)順序?qū)饘俑墙饘俚幕戏磻?yīng)，大致上也是適用的。例如跟氧的化合反應(yīng)來(lái)說(shuō)，鉀、鈉、鈣在常溫下就很易跟氧化合而成氧化物，因此我們只能用隔絕空氣的方法來(lái)保存它們。鎂、鋁、鋅等氧化雖較慢，但表面還是會(huì)很快生成一層氧化物。鐵、鎳、銅等，在常溫下的干燥空氣里就不易起氧化，能長(zhǎng)時(shí)間保持金屬的光澤至于銀、鉑、金等，即使在加熱情況下也不會(huì)氧化。

【19】從上面的學(xué)習(xí)，我們可以得出結(jié)論：金屬的化學(xué)性質(zhì)，也同物理性質(zhì)一樣，有它們的共同特點(diǎn)，就是在化學(xué)反應(yīng)中，金屬原子都是放出電子的。并且它們的活動(dòng)性有一定的規(guī)律，這和它們的原子結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系。

習(xí)題1-2

1、用離子方程式表示下列反應(yīng)，并指出電子的轉(zhuǎn)移情況：

(1)鎂跟氯氣的反應(yīng)；

(2)鋁跟鹽酸的反應(yīng)；

(3)氯氣跟碘化鉀溶液的反應(yīng)。

2、怎樣從上題可以歸結(jié)出，金屬和非金屬在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的根本區(qū)別？

3、什么叫金屬？什么叫金屬性？金屬和非金屬之間有沒(méi)有嚴(yán)格的界限？為什么？

4、什么叫金屬活動(dòng)性順序？它告訴我們些什么？

5、把下列金屬：鋅、鐵、鎂、銅，分別放入硝酸鉛稀溶液中，能看到什么現(xiàn)象？用金屬活動(dòng)性順序來(lái)解釋這些現(xiàn)象。

6、怎樣解釋銅和稀鹽酸沒(méi)有反應(yīng)，而跟稀硝酸能起反應(yīng)（必要時(shí)加熱)？又怎樣解釋銅和稀硫酸沒(méi)有反應(yīng)而跟濃硫酸能起反應(yīng)（必要時(shí)加熱)？寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

7、在元素周期表里的主族元素，從原子得失電子的難易程度來(lái)看，哪一種元素的金屬性最強(qiáng)？哪一種元素的非金屬性最強(qiáng)？

8、用5.25克不純鋅粒跟稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣.當(dāng)反應(yīng)停止時(shí)，收集到1.44升氫氣（折合到標(biāo)準(zhǔn)情況下）。計(jì)算鋅的百分純度。【79.6%】