金屬離子

金屬離子是某種物質溶於水後的金屬元素的離子。簡單的說就是分子組成的物質中的金屬元素。絕大部分金屬離子是陽離子，但IVB-VIII族金屬可以生成陰離子。金屬離子是維持多相體系的滲透平衡的重要組成部分，也是廣泛的酶反應的必要組成部分。有些酶類的催化活性，除了蛋白質部分外，還需要金屬離子，即金屬離子是酶活性中心的組成部分。

基本介紹

• 中文名：金屬離子
• 外文名：metal ion
• 位置：只存在電解液中
• 作用：維持生物體內的水和電解質平衡
• 所屬：是酶活性中心的組成部分

英文名稱

metal ion

定義

有些酶的分子中雖不含有金屬，但需要金屬離子激活。金屬離子是酶的輔基或激活劑，金屬離子通過自身化合價的變化來傳遞電子，完成生物體內的氧化還原反應，在維持生物體內的水和電解質平衡等方面亦需要金屬離子。

區分

在溶液或熔融狀態下電離出的陽離子全為H⁺的才是酸，如HCl,H₂SO₄,HNO₃,H₃PO₄等等；

在溶液或熔融狀態下電離出的陰離子全為OH^-的才是鹼，如Ca(OH)₂,KOH,NaOH，NH₃·H₂O

（因為NH₃·H₂O在水中的電離可以表示NH₃·H₂O→NH+4+OH-，所以NH₃·H₂O也屬於鹼）等等；

由酸根離子和金屬離子或銨根離子結合成的物質是鹽，酸根離子就是酸電離出的陰離子，如Cl^-，SO4^2-，NO^3-，PO₄^3-等；金屬離子或銨根離子就是鹼電離出的陽離子，如Na⁺，K⁺，NH⁴⁺等；鹽有NaCl，K₂SO₄等等

概念

1、酸的組成——氫離子+酸根離子

2、鹼的組成——金屬離子+氫氧根離子

3、鹽的組成——金屬離子+酸根離子

4、複分解反應——由兩種化合物互相交換成分，生成另外兩種化合物的反應，叫做複分解反應。AB+CD=AD+CB

5、稀釋濃硫酸的方法——一定要把濃硫酸沿著器壁慢慢地注入水裡，並不斷攪動，使產生的熱量迅速地擴散，切不可把水倒入濃硫酸里。

6、中和反應——酸跟鹼作用生成鹽和水的反應叫做中和反應。

常見元素和原子團的化合價口訣

（正價）一氫鉀鈉銀，二鈣鎂鋇鋅，三鋁、四矽、五氮磷。

（負價）負一價：氟、氯、溴、碘；

負二價：氧和硫。

（可變正價）：一二銅汞，二三鐵，二四碳，四六硫。

（原子團的化合價

負一價：氫氧根（OH^-），硝酸根（NO₃^-），氯酸根（ClO₃^-），高錳酸根（MnO₄-）；

負二價：硫酸根（SO₄^2-），碳酸根（CO₃^2-），亞硫酸根（SO₃^2-），錳酸根（MnO₄^2-）；

負三價：磷酸根（PO₄^3-）；

正一價：銨根（NH₄⁺）。

反應方程式

（一）酸的性質（1）與指示劑反應紫色石蕊試液變紅色，無色酚酞試液不變色。

（2）酸+鹼=鹽+水。

（3）酸+某些金屬氧化物=鹽+水。

（4）酸+活潑金屬=鹽+氫氣。

（5）酸+鹽=新鹽+新酸。

1、鋅跟稀鹽酸反應：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑有氣泡產生，鋅粒逐漸減少。

2、鋅跟稀硫酸反應：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

3、鐵跟稀鹽酸反應：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑有氣泡產生，鐵逐漸減少，

4、鐵跟稀硫酸反應：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑溶液變成淺綠色。

5、鐵鏽跟稀鹽酸反應：Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O紅色鐵鏽逐漸消失，

6、鐵鏽跟稀硫酸反應：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O溶液變成黃色

7、氧化銅跟稀鹽酸反應：CuO+2HCl=CuCl₂+H₂O黑色氧化銅逐漸消失，

8、氧化銅跟稀硫酸反應：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O溶液變成藍色。

（二）鹼的性質：（1）鹼溶液能使紫色石蕊試液變藍色，無色酚酞試液變紅色。

（2）鹼+多數非金屬氧化物=鹽+水

（3）鹼+酸=鹽+水

（4）鹼+某些鹽=另一種鹽+另一種鹼

1、氫氧化鈉跟二氧化碳反應：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

2、氫氧化鈉跟二氧化硫反應：2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O

3、氫氧化鈉跟三氧化硫反應：2NaOH+SO₃=Na₂SO₄+H₂O

4、氫氧化鈣跟二氧化碳反應：Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O使澄清石灰水變渾濁

5、氫氧化鈉跟稀硫酸反應：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

6、氫氧化鈉跟稀鹽酸反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O

7、生石灰跟水反應：CaO+H₂O=Ca(OH)₂

（三）鹽的性質：（1）鹽+某些金屬=另一種鹽+另一種金屬。

（2）鹽+某些酸=另一種鹽+另一種酸。

（3）鹽+某些鹼=另一種鹽+另一種鹼

（4）鹽+某些鹽=另一種鹽+另一種鹽

1、硫酸銅溶液跟鐵反應：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu鐵表面覆蓋紅色物質，溶液由藍色變淺綠色

2、碳酸鈉跟鹽酸反應：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑有氣泡產生固體逐漸減少

3、碳酸氫鈉跟鹽酸反應：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑有氣泡產生固體逐漸減少

4、石灰石跟稀鹽酸反應：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑有氣泡產生固體逐漸減少

5、硝酸銀跟稀鹽酸反應：AgNO3+HCl=AgCl↓+HNO3有白色沉澱產生

6、氯化鋇跟稀硫酸反應：BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl有白色沉澱產生

7、氫氧化鈣根碳酸鈉溶液反應：Ca(OH)2+Na2CO3=2NaOH+CaCO3↓有白色沉澱產生

8、硝酸銀溶液跟氫氧化鈉溶液反應：AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3有白色沉澱產生

9、氯化鋇溶液跟硫酸鈉溶液反應：BaCl2+Na2SO4=2NaCl+BaSO4↓有白色沉澱產生

金屬活動性順序表

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

溶解性表

（1）大多數酸可溶（HCl、HNO3、H2CO3有揮發性、濃H2SO4有吸水性。）

（2）鹼的溶解性：鉀、鈉、鋇、銨等溶、鈣等微溶，其餘鹼全不溶。

（3）鹽的溶解性：

鉀、鈉、銨、硝四鹽溶。

氯化物除AgCl不溶外，其餘全溶。

硫酸鹽除BaSO4不溶，Ag2SO4、CaSO4微溶外，其餘全溶。

碳酸鹽除鉀、鈉、銨鹽全溶、MgCO3微外，其餘全不溶。

反應條件

1、複分解反應的條件——生成物中有沉澱析出，或有氣體放出，或有弱電解質生成

2、金屬跟酸反應的條件——

（1）在金屬活動性順序表中，金屬要排在氫前。

（2）濃硫酸、硝酸跟金屬反應不能生成氫氣。

（3）鐵發生置換反應時，生成+2價的鐵的化合物。

3、金屬跟鹽反應的條件——

（1）在金屬活動性順序表中，單質的金屬要比鹽中金屬活潑。

（2）反應物中的鹽要可溶。

（3）K、Ca、Na、Ba等金屬跟鹽反應不能生成另一種鹽和另一種金屬。

4、鹽跟鹽反應的條件——反應物都要可溶，生成物要有沉澱。

5、鹽跟鹼反應的條件——反應物都要可溶，生成物要有沉澱或氣體。

常見物質的俗稱和化學式

生石灰——CaO

熟石灰、消石灰——Ca(OH)2

石灰石、大理石——CaCO3

食鹽——NaCl

火鹼、燒鹼、苛性鈉——NaOH

純鹼、蘇打——Na2CO3

小蘇打——NaHCO3

鐵鏽、赤鐵礦——Fe2O3

磁鐵礦——Fe3O4

金剛石、石墨——C

乾冰——CO2

冰——H2O

酒精（乙醇）——C2H5OH

天然氣（甲烷）——CH4

醋酸（乙酸）——CH3COOH

常見物質的顏色

紅色的固體——Cu、Fe2O3、P（紅磷）

黑色的固體——C、CuO、Fe3O4、FeO、MnO2

白色的固體——KClO3、P2O5、P（白磷）、CuSO4（無水硫酸銅）、KCl、NaCl kcn等

暗紫色的固體——KMnO4 黃色的固體——S

藍色的固體——CuSO4·5H2O 藍色絮狀沉澱——Cu（OH）2

紅褐色絮狀沉澱——Fe（OH）3 常見不溶於酸的白色沉澱——BaSO4、AgCl

溶於酸並放出使澄清石灰水變渾濁的氣體的白色沉澱——BaCO3、CaCO3等不溶性碳酸鹽的沉澱

溶於酸但不產生氣體的白色沉澱——Mg（OH）2、Al（OH）3等不溶性鹼的沉澱

藍色的溶液——CuSO4、CuCl2、Cu（NO3）2等含Cu2+溶液

淺綠色的溶液——FeSO4、FeCl2等含Fe2+溶液

黃色的溶液——FeCl3、Fe2（SO4）3、Fe（NO3）3等含Fe3+溶液

物質的檢驗和鑑別

1、檢驗稀鹽酸（或Cl－）——取少量待檢液體於潔淨的試管中，滴入幾滴AgNO3溶液和稀HNO3，有白色沉澱產生。

2、檢驗稀硫酸（或SO42－）——取少量待檢液體於潔淨的試管中，滴入幾滴BaCl2溶液和稀HNO3，有白色沉澱產生。

3、檢驗CO32－——取少量待檢液體於潔淨的試管中，滴入幾滴稀HCl，有使澄清石灰水變渾濁的氣體產生。

4、檢驗NH4+——取少量待檢物於潔淨的試管中，滴入適量NaOH溶液並加熱，有使濕的紅色石蕊試紙變成藍色的氣體產生。

5、鑑別稀鹽酸和稀硫酸——分別取少量待檢液體於兩支潔淨的試管中，各滴入幾滴BaCl2溶液，有白色沉澱產生的原溶液是稀硫酸，無現象產生的原溶液是稀鹽酸。

6、鑑別Ca（OH）2和NaOH溶液——分別取少量待檢液體於兩支潔淨的試管中，分別通入CO2氣體（或各滴入幾滴Na2CO3溶液），有白色沉澱產生的原溶液是Ca（OH）2，無現象產生的原溶液是NaOH。

◎補充下列反應方程式：

1、氫氧化銅跟稀鹽酸反應：Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O藍色沉澱消失

2、氫氧化銅跟稀硫酸反應：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O變成藍色溶液

3、氫氧化鈉跟硫酸銅溶液反應：2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓有藍色沉澱產生

4、氫氧化鈉跟氯化鐵溶液反應：3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3↓+3NaCl有紅褐色沉澱產生

◎判斷溶液的酸鹼性——用指示劑，溶液的酸鹼度——用pH來表示。

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

中性

←酸性增強鹼性增強→

紫色石蕊無色酚酞

pH<7為酸性顯紅色顯無色

pH=7為中性顯紫色顯紅色

pH>7為鹼性顯藍色顯紅色

◎乾燥劑的選擇：

1、濃硫酸可乾燥：酸性氣體（如：CO2、SO2、SO3、NO2、HCl、）

中性氣體（如：H2、O2、N2、CO）

※不能幹燥鹼性氣體（如：NH3）

2、氫氧化鈉固體、生石灰、鹼石灰可乾燥：鹼性氣體（如：NH3）

中性氣體（如：H2、O2、N2、CO）

※不能幹燥酸性氣體，因為會與其反應（如：CO2、SO2、SO3、NO2、HCl。）

3、無水硫酸銅固體遇水由白色變藍色，可檢驗水的存在，並吸收水蒸氣。