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金屬與水反應的規律
來源:氫分子產業網 發表時間:2018-1-31 10:35:52 閱讀:23574

 

金屬與水反應的規律是:

1K、Ca、Na等金屬和冷水作用,生成可溶性堿和H2。

2Na+2H2O=2NaOH+H2

2Mg和冷水反應緩慢,與沸水迅速反應,Al與冷水很難反應,與沸水能反應,生成不溶性堿和氫氣。

Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2

3Zn、Fe、Sn、Pb和高溫水蒸氣反應,生成不溶性氧化物和H2。

3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2

Zn+H2O(g)=ZnO+H2

4Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水反應。

活潑金屬都可與與非氧化性酸中的氫離子反應,釋放出氫氣。同樣的,水中的氫離子也可以與金屬反應,只不過由于水中的氫離子的濃度比酸中的氫離子濃度抵得多,從而使金屬與水反應比與酸反應慢得多。

 

    就像我們開頭說的,活潑金屬與水反應的劇烈程度不同。是哪些因素在影響活潑金屬與水反應的速度呢?

 

      我們知道,活潑金屬與水反應的生成物是氫氣和與金屬對應的氫氧化物。那么,反應生成的氫氧化物是否可溶就成了讓金屬與水反應是否快、完全的重要因素之一。像氫氧化鈉,20℃時它的溶解度達到了26.4g100g水。正因為氫氧化鈉的溶解度比較大,所以它不會阻止金屬鈉與水的反應,使反應完全。鉀、鈣與水的反應與其相似。而與之不同的是,氫氧化鎂、氫氧化鋁溶解度比較小,生成后,會覆蓋在金屬表面,使金屬與水隔絕,反應很快停止。

 

而溫度呢?

升高溫度可以使氫氧化物溶解度增大,而金屬與H3O+的反應是放熱的。但是由于需要升高溫度的反應(如鎂與水、鋁與水的反應等)卻因為反應量太小,得不到足夠的熱量而沒有明顯的作用。所以,對于上述反應,加熱是促進反應的方法之一。

 

      特別地,對于氫氧化物顯兩性的元素,可以用強堿代替水與之反應,使得反應更快。但是像鐵等金屬,即便是加熱,反應也十分艱難。這個時候,我們用水蒸氣與之反應。

 

      既然我們常見的金屬都可以與水反應,使金屬氧化,那么就牽涉到金屬防護的問題。一般我們用鐵制品或鋼精制品,和所有活潑金屬一樣,鐵和鋁不能放入非氧化性強酸中,而對于氧化性酸,我們只要控制好溫度(室溫),鐵、鋁也可以因鈍化而免于腐蝕。但是,鋁容易與堿反應,所以使用鋁制品時要注意,不要盛放堿性較強的溶液。對于鐵,如果不是不銹鋼制品,應當注意防水,每次用完鐵制品后要把水擦干,以防止鐵生銹。對于不銹鋼,雖然它難生銹,但最好不要長時間地用它裝酸性溶液,更不要裝強酸性的溶液。

 

某些金屬在常溫下不易與水反應,但在高溫下反應卻很劇烈,如鐵。曾經有一個煉鐵車間的鐵水遇到了水,反應生成的大量氫氣立即燃燒、爆炸,致使整個車間被炸平了。所以在煉鐵、鋁等活潑金屬時,一定不能讓金屬沾到水!

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