运用金属活动性顺序时常遇到的几个问题

有人提出：为什么按照电离能数据和标准电极电势数据得出的金属活动性顺序不一致?在运用过程中,为什么有时与事实似乎有矛盾等问题,现作如下介绍。1. 金属活动性顺序是根据什么排列的?     

原子结构与元素的周期性(Ⅳ)

元素性质的周期性很明显,只有那些跟电子排布紧密相关的元素和化合物的性质才会随原子序数的变化呈现出周期性规律。例如,原子体积、金属或共价半径、离子半径、电离能、电子亲合能、电负性、单质的标准电极电势、氧化态、离子淌度、熔点、沸点、化合物的生成焓、压缩系数、光谱性质、磁学性质、硬度、折射率、化合物的酸碱性以及其它的许多化学性质等。     

碱金属单质还原能力与 还原活性顺序差异的讨论

对水溶液体系中影响碱金属还原能力和还原活性的因素进行了理论分析。结果表明,碱金属的电极电势主要由焓控制,而离子的溶剂化焓对其还原能力影响很大。碱金属的活性顺序主要受第一电离能和原子化焓影响。还原能力和活性决定因素的差异导致碱金属电极电势和活性顺序的差异。     

锌与硝酸铵的反应

锌是常见活泼金属之一,不仅易与酸、碱及多种非金属反应还能与水蒸气反应置换出氢气,这已列为无机化学演示实验之一。但是一些活泼性较差的金属如铁同样可置换出水蒸气中的氢但不与硝酸铵反应。     

关于标准氢电极

在电化学教学、生产和科学研究中,电极电势是一个基本的和重要的概念。电极电势的测定在电极过程动力学、腐蚀和电势—pH图等方面都有着广泛的应用。因此,早已有文章就电极电势的有关问题进行过讨论。对于电极电势,一些物理化学教科书中大都是采用国际纯粹与应用化学联合会(IU-     

电化学催化的密度泛函研究

围绕电化学催化问题,综述了密度泛函理论研究电极电势、电催化剂结构与物种的吸附脱附、电子转移以及电催化剂活性、稳定性的关系. 电极电势与金属催化剂d带中心影响着电极表面物种的形成、吸附和脱附,通过催化剂合金化或表面修饰、载体-催化剂相互作用可实现催化剂d带中心的调控,寻找最优吸附强度的催化剂,以期提高催化活性;通过电极电势与催化剂的HOMO能级的调控,实现与电子受体物质LUMO能级的匹配,达到促进或抑制催化剂与电子受体物质之间电子转移的快慢.     

金属锂与水反应新释

根据标准电极电势,在碱金属Li、Na、K中,Li在水溶液中的活泼性应比K、Na强,但实际上Li与H2O反应还不如K、Na剧烈。对于这种现象,通常有两种解释,一种是“可能是因为锂不象钠那样在反应过程中熔化”,故呈固态的锂与水接触的机会不如液态钠、钾,反应速度慢;一种是“LiOH在水中溶解度较小,它覆盖在金属锂的表面上,使反应速度降低”。     

电极电势和氧化还原反应

以实验为例讨论电极电势和氧化还原反应的关系,总结出如何通过电极电势差判断反应倾向;电极电势与氧化还原反应的速率无关;氧化还原反应和酸碱性的关系以及运用电极电势应关注的问题。     

不同标态下标准电极电势间关系的热力学解释

利用标准吉布斯自由能变化ΔrGm与标准电极电势和标准反应平衡常数间的联系,分析不同标态下电极标准电极电势间的关系。根据这一思想,以水解离平衡为例,讨论了设计原电池求化学反应平衡常数的一般方法。     

2,6-萘二甲酸二甲酯与一些二甲基萘所形成的激基复合物

2,6-萘二甲酸二甲酯与一些二甲基萘可以形成激基复合物。本文通过稳态和动态荧光光谱研究了这类激基复合物的形成与分子结构的关系。结果表明,尽管这些二甲基萘的电离能基本相同,但因取代基位置不同使分子中电荷分布不同,从而影响了激基复合物的形成能力。     

金属活动性顺序的探讨——由一道初中化学试题引发的思考

列举了金属活动性顺序只能说明反应的趋势,不能说明反应速率的例子。解释了一些常见金属活泼性强,反应速率反而慢的原因。指出并举例说明了一些反应不能用金属活动性顺序来判断反应的方向。总结了在使用金属活动性顺序时应考虑的几点内容。     

烷烃电离能和生成焓的相关性

根据化合物形成过程中价电子能量变化与生成焓之间的关系, 推导出烷烃的生成焓和电离能之间的关系. 以21个烷烃化合物为模型将实验测定的电离能与标准生成焓进行直接关联, 证实了模型方程的适用性, 所得回归方程的相关系数达到0.9999, 估算值与实验值之间的标准偏差仅为0.03 eV. 同时还利用实验测定的标准生成焓对一系列烷烃的电离能作了预测.     

电池各相间的ΔαβGm,B与电池反应的ΔrGm

推导了分别与电池中相间电势差、绝对电极电势和相对电极电势相关的带电粒子相间摩尔吉布斯函数变的表达式，讨论了它们与电池反应的摩尔吉布斯函数变的关系。     

金属“铜树”生长实验过程可视化研究

为观察活泼金属与铜离子置换反应现象，将此反应设计成缓慢生长的“铜树”微量化实验。通过控制单一变量法探究活泼金属单质、不同阴离子铜盐、硫酸铜溶液在不同氯离子浓度条件下“铜树”的生长，得到最佳反应条件。用智能手机和手机微距镜头组合录制反应过程的视频，电脑视频编辑软件辅助处理改变播放倍数来观察铜树生长的动态过程。实验结果表明，在最佳条件下，能观察到栩栩如生的“铜树”生长过程中的细节现象。电脑处理后的视频可以在教学演示过程中使用。     

单质活泼性与键能的关系初探

能否用键能来判断单质的活泼性一直是一个令人困惑的问题。从化学热力学和化学动力学进行分析,得出判断非金属和金属的活泼性的标准主要有反应的吉布斯自由能和反应活化能。对于“键能越大,分子越稳定”的观点,笔者认为其所决定的“稳定”是指热力学稳定性,而不是化学活泼性,不能把键能作为单质活泼性的判断标准。     

过氧化钠和铜反应的实验探索

在普通高中课程标准实验教科书《化学1 （必修） 》（人教版） 第三章第二节中[1] ,介绍了重要的金属化合物过氧化钠,教材中研究了过氧化钠在常温下能和水、二氧化碳发生反应,说明过氧化钠在常温下很容易与一些非金属氧化物反应,释放出氧气,表现出很强的氧化性,在对应的教师用书上还介绍过氧化钠能够把铁氧化生成高铁酸钠[2],说明过氧化钠能够氧化一些比较活泼的金属。     

对“金属的化学性质”类中考试题若干问题的商榷*

金属的化学性质一直是中考考查的重点内容之一,通过对近4年来各地区涉及的“金属的化学性质”内容的中考试题的研究和分析后发现,试题存在如下问题:(1)依据金属与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性强弱;(2)把金属的活泼性和活动性混淆为一体;(3)金属和酸反应呈现出“一斜二平”的图像关系;(4)试题超出义务教育化学课程标准的要求。针对上述4种情况对几组“金属化学性质”类中考试题分别进行讨论。     

热力学在无机化学教学中的应用

热力学初步的内容在七十年代国外一些无机、普化甚至中学教材中均有专章介绍,并在全书中应用。如表明自由能与电极电势关系的Ebsworth图,《化学通报》1978年第5期已有介绍。本文着重从其它方面探讨。     

覆氧或氧离子轰击下固体表面二次正离子发射的研究

通过对离子轰击下固体表面电离过程重新考虑认为，在固体表面覆氧或氧离子轰击下除表面原子的直接电离外，激发态双原子间电子交换和断键亦起重要作用。在此基础上修正了局部热力学平衡模型，得到了一个包含各类离子内配分函数、电离能、金属－氧原子键断键能以及表面金属原子与氧原子结合份数等参数决定的新电离几率分析表达式。应用该分析表达式解释了金属表面覆氧、氧离子轰击金属、化合物半导体表面二次离子发射中氧增强效应、充氧量对二次离子发射的影响及其基体效应等实验现象。并由此得到了元素相对灵敏度因子的分析表达式，对化合物半导体及一些陶瓷材料表面二次离子质谱分析中元素灵敏度因子随元素电离能变化曲线给予了相应的物理解释。     

数轴在电化学教学中的妙用

电池符号、电极电势和电极极化是物理化学电化学教学中三个非常重要的知识点。本文以极易记忆的“数轴”为模型,阐述了数轴在这三个方面教学中的妙用。基于实例详细说明了如何以数轴模型理解记忆电池符号的规定、电极电势的大小及应用和电极极化的概念及应用。