金属和非金属：性质与金属活动性顺序

金属和非金属的物理性质

金属通常有光泽（发亮）、较硬，有延性（能拉成细丝）和展性（能打成薄片），敲击时会发出声音（声响性），还是热和电的良导体。银和铜导电最好；铅和汞导电较差。

非金属通常暗淡、易碎、敲击时没有清脆的声音，也不善导电。很多非金属是气体（氧气、氮气、氯气）或较软的固体（硫、磷）；溴是液体。

考试常问的例外

• 汞是金属，但在室温下是液体。
• 钠和钾是金属，却软得可以用刀切，熔点也低；镓和铯放在温暖的手心就会熔化。
• 碘是非金属，却有光泽。
• 金刚石形式的碳是天然最硬的物质；石墨形式的碳能导电。

化学性质：金属与氧气的反应

大多数金属能与氧气化合，生成金属氧化物，它们是碱性的，例如：2Mg + O₂ → 2MgO。可溶的碱性氧化物（Na₂O、K₂O）溶于水会生成碱。

有些氧化物，如 Al₂O₃ 和 ZnO，既能与酸反应，也能与碱反应，它们叫两性氧化物。Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O，以及 Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O。

不同金属的反应不一样：钠和钾在空气中会着火，所以要保存在煤油里；镁加热时燃烧得很亮；铁只有变成细铁屑才能燃烧；铜只会生成一层黑色的 CuO；银和金即使加热也不反应。非金属形成酸性氧化物或中性氧化物（SO₂、CO₂ 是酸性的；CO、N₂O 是中性的）。

金属与水的反应

金属 + 水 → 金属氢氧化物（或氧化物）+ 氢气。

• 钠和钾与冷水反应非常剧烈，放出的热量甚至会点燃氢气。2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂。
• 钙的反应没那么剧烈；气泡附着在钙上，让它浮起来。
• 镁与热水反应（也会浮起来）。
• 铝、锌和铁只与水蒸气反应，生成氧化物：3Fe + 4H₂O（水蒸气）→ Fe₃O₄ + 4H₂。
• 铅、铜、银和金完全不与水反应。

金属与稀酸的反应

金属 + 稀酸 → 盐 + 氢气，例如 Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂。冒泡最快的是 Mg，然后依次是 Al、Zn、Fe。铜与稀盐酸不产生氢气。

与硝酸反应时，通常不放出氢气，因为 HNO₃ 是很强的氧化剂，会把氢变成水。只有镁和锰与很稀的硝酸反应才放出 H₂。王水（3 份浓盐酸 : 1 份浓硝酸）能溶解金和铂。

金属与盐溶液的反应（置换）

活泼的金属能把不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来：Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu。蓝色溶液变成浅绿色，铁钉上出现一层棕红色的铜。铜不能把铁从 FeSO₄ 中置换出来，所以反过来什么也不会发生。

金属活动性顺序

把金属按活泼性从强到弱排列，就得到金属活动性顺序：K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au。

• 排在氢前面的金属能与稀酸反应放出 H₂；排在氢后面的则不能。
• 一种金属能把排在它后面的任何金属从其盐溶液中置换出来。
• 金属的位置还决定了它的冶炼方法（见“金属的提取”一课）。

考试常常让你判断置换反应能否发生、根据实验现象排列金属顺序，或解释为什么铜不与稀盐酸反应（一般占 2–3 分）。

重点公式和概念

• 金属 + 氧气 → 金属氧化物（碱性；Al₂O₃ 和 ZnO 是两性的）
• 金属 + 水 → 金属氢氧化物/氧化物 + H₂
• 金属 + 稀酸 → 盐 + H₂（只有排在 H 前面的金属）
• 金属 A + 金属 B 的盐 → A 的盐 + 金属 B（如果 A 排在 B 前面）
• 金属活动性顺序：K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Au

例题讲解

常见错误

• 以为所有金属都是固体：汞是液态金属。
• 以为每种金属遇酸都放出氢气：铜、银和金（排在 H 后面）不会。
• 写成金属与硝酸反应放出氢气：HNO₃ 会把 H₂ 氧化成水（只有 Mg 和 Mn 与很稀的酸反应例外）。
• 把置换的方向弄反：排在后面的金属永远不能把前面的挤出来，例如 Cu + FeSO₄ → 不反应。