置换反应

反应类型 - 按反应环境 - 固态与液态：如金属与酸反应（镁和酸、铝和酸等 ，不能用浓*、硝酸等强氧化性酸 ，且金属需在活动性顺序表中位于氢之前 ）；金属跟盐溶液反应（如锌置换亚铁、铁置换铜 ，需满足金属活动性顺序表先后次序 ）；金属在常温下与水反应（钾、钠与水反应剧烈 ，镁与热水反应 ，铝一般不与冷水反应 ）。 - 固态与气态：如把氢气通过灼热的氧化铜发生置换出铜的反应 ，高温下氢气还能与其它金属氧化物发生置换反应，此时不服从金属置换顺序规律 。 - 固态与固态：如铝热剂反应 ；炼钢过程中用FeO作氧化剂氧化铁水中杂质 ，以及用锰铁、硅铁作为脱氧剂除去钢水中过量FeO 。 - 按元素性质 - 金属单质置换金属单质：依据金属活动性顺序表，活性较高的金属取代活性较低的金属，如铁与*铜反应生成铜单质和*亚铁 。 - 金属单质置换非金属单质：如钠与水反应生成氢气和* 。 - 非金属单质置换金属单质：如碳在高温下还原氧化铜 。 - 非金属单质置换非金属单质：氧化性（非金属性）强的非金属从另一种氧化性相对较弱的非金属的氢化物中置换出该非金属（氢除外 ），如氧气与甲烷反应生成水 。 - 按元素周期表位置：包括同主族、不同主族、同副族、主族置换副族、副族置换主族的置换反应 。例如氯和*（同主族 ，都属卤素族 ）、钾和氯（不同主族 ）、锌和镉（同副族 ，都属过渡金属副族 ）、钠和锌（主族置换副族 ）、铜和锌（副族置换主族 ）等之间的反应 。 - 按物质类别 - 单质与氧化物：如铁与氧化铜反应生成铁(II)氧化物和铜 。 - 单质与非氧化物：如锌与*反应生成*锌和氢气 。 基本原理 通常发生在不同原子或基团活性度有差异的化合物间，较活泼的原子或基团取代较不活泼的，以达更稳定化学状态 。极性和电位是重要影响因素 ： - 极性：分子内化学键正负电荷分布不均衡程度。极性分子亲电性较强，可与其他极性分子或离子反应，可能被更具亲电性分子取代 。 - 电位：化学物质中离子或原子获得或失去一个电子产生的能量差 。电位高的离子或原子可取代电位低的，以达更稳定化学状态，如金属置换反应中，高电位金属离子可取代低电位金属离子 。 影响因素 - 活动性顺序：金属活动性顺序表氢以前的金属能从*、稀*等非氧化性酸里置换出氢 ，且活动顺序表上相邻越远的两种元素（在可反应前提下 ）越易进行置换反应 ，对非金属元素一般同理 。 - 温度：高温下氢气能与更多金属氧化物发生置换反应，且不遵循金属置换顺序规律 ，适当升温一般加快置换速度 。 - 搅拌速度：加快搅拌速度，溶液与固相表面相对速度增加，扩散速度常数加大，加快置换反应速度 。 - 置换剂粒度：粒度细则比表面增加，利于加快置换速度 。 - 置换产物形貌：产物形状越复杂、表面越粗糙，置换过程速度越快 。 - 溶液中其他离子：对置换过程影响有利或不利 ，如用锌置换Ag⁺时，溶液中Na⁺、K⁺、Li⁺能加快置换速度，氧会降低置换速度 。 - 反应时间：反应前期置换速度随时间延长而加快，因置换生成物与置换剂形成原电池，且生成物表面积逐步增大 。 - 离子溶解度：产物不溶于溶液会形成沉淀反应 ，溶解度对预测置换反应发生和产物形式很重要 。 应用领域 - 化学合成：用于合成特定化合物、制备有机分子和杂化材料 。 - 分析检测：可用于分析和检测某些物质 。 - 环境保护：在废物处理和污染治理等方面，帮助减少或转化有害物质 。 - 金属提炼：利用活泼金属置换出不活泼金属 。 - 气体制备：实验室用锌与稀*反应制取氢气 。 - 电池制造：是实现电化学反应的重要机制之一 。