置換反應（化學四大基本反應類型之一）

置換反應（化學四大基本反應類型之一）

置換反應 （化學四大基本反應類型之一） 次瀏覽 | 2022.08.19 15:41:59 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 置換反應化學四大基本反應類型之一

置換反應是單質(zhì)與化合物反應生成另外的單質(zhì)和化合物的化學反應，是化學中四大基本反應類型之一，包括金屬與金屬鹽的反應，金屬與酸的反應等。它是一種單質(zhì)與一種化合物作用，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應。

氧化還原反應不一定為置換反應，置換反應一定為氧化還原反應。

中文名

置換反應

外文名

Single?Displacement?reaction

類 型

無機化學反應

反應公式

AB+C→A+BC

是否放熱

部分放熱，部分吸熱

注意點

必須根據(jù)金屬活動性順序表發(fā)生

基本介紹

置換反應可表示為A+BC=B+AC或AB+C=AC+B，通常認為置換反應都是氧化還原反應，但是一些特殊的反應，例如金屬羰基化合物間的置換，則不是氧化還原反應。[1]

除此之外，也可以指路易斯酸間的置換反應，此時并不需要單質(zhì)參與反應。（出處：高等教育出版社的《無機化學》（第四版）下冊第460頁正文第3行：“……能將另一個較弱的路易斯酸MnF4從穩(wěn)定配離子[MnF6]2-的鹽中置換出來”）

置換反應反應的吸熱與放熱

1、放熱的反應

（1）金屬和酸發(fā)生的置換反應

（2）金屬和鹽發(fā)生的置換反應

（3）鋁和金屬氧化物發(fā)生的置換反應

（4）活潑金屬和水的置換反應

2、吸熱的反應

（1）不太活潑的金屬和水蒸氣發(fā)生的置換反應

（2）大多數(shù)的碳、氫氣還原金屬氧化物反應（少數(shù)如碳、氫氣還原金屬氧化物反應為放熱反應）

（3）碳和水蒸氣的置換反應

反應類型根據(jù)反應環(huán)境分類

根據(jù)反應環(huán)境的類別，置換反應有以下2種情況：

（1）固態(tài)置換在加熱或高溫條件下固體與固體或固體與氣體發(fā)生的置換反應。

（2）液態(tài)置換在水溶液中進行的置換反應。

1、金屬跟酸的置換：金屬原子與酸溶液中氫離子（H+）之間的反應

特別注意：（1）不能用濃硫酸，硝酸等有強氧化性的酸，它們反應時，先將金屬氧化成對應氧化物，氧化物再溶于酸中，然后繼續(xù)氧化、溶解，反應得以繼續(xù)。（2）金屬在活動性順序表中需位于氫（H）之前

鎂和酸反應【Mg+2H+====Mg2++H2↑】

鋁和酸反應【2Al+6H+====2Al3++3H2↑】

鋅和酸反應【Zn+2H+====Zn2++H2↑】

鐵和酸反應【Fe+2H+====Fe2++H2↑】（一般情況下，鐵與酸反應生成二價鐵）

2、金屬跟鹽溶液的置換：金屬原子跟鹽溶液中較不活潑金屬的陽離子發(fā)生置換

特別注意：置換需滿足金屬活動性順序表先后次序

鋅置換亞鐵【Zn+Fe2+====Zn2++Fe】

鐵置換銅【Fe+Cu2+====Fe2++Cu】

銅置換汞【Cu+Hg2+====Cu2++Hg】

根據(jù)元素性質(zhì)分類

分類標準：按元素的性質(zhì)劃分，金屬與非金屬單質(zhì)間的置換

1、金屬單質(zhì)置換金屬單質(zhì)

鋁熱反應【2yAl+3MxOy==高溫==yAl?O?+3xM(M為金屬元素)】（引自鋁熱反應詞條）鋁置換鐵【（氧化鐵）2Al+Fe2O3==高溫==2Fe+Al2O3】【（四氧化三鐵）8Al+3Fe3O4==高溫==4Al2O3+9Fe】Al還可與V2O5，CrO3，WO3，MnO2等發(fā)生置換，詳見鋁熱反應詞條

滿足金屬活動性順序表的金屬置換如：鐵置換銅【Fe+Cu2+====Fe2++Cu】（圖文不匹配）

2、金屬單質(zhì)置換非金屬單質(zhì)

鋅和鹽酸反應【Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑】

鈉和水反應【2Na+2H2O====2NaOH+H2↑】

鎂在二氧化碳中燃燒【2Mg+CO2==點燃==2MgO+C】

紅熱的鐵和水蒸氣反應【3Fe+4H2O(g)==高溫==Fe3O4+4H2】（H2不標氣體符號）

鈉在二氧化碳中燃燒【4Na+3CO2====2Na2CO3+C】

3、非金屬單質(zhì)置換金屬單質(zhì)

碳還原氧化銅【C+2CuO==高溫==2Cu+CO2↑】

4、非金屬單質(zhì)置換非金屬單質(zhì)

氟氣溶于水【2F2+2H2O====4HF+O2】（O2不標氣體符號）

碳還原二氧化硅【2C+SiO2==高溫==Si+2CO↑】

碳和水蒸氣反應【C+H2O==高溫==CO+H2】（不標氣體符號）

氫氣還原四氯化硅【2H2+SiCl4==高溫==Si+4HCl】（HCl不標氣體符號）

氯氣置換溴【Cl2+2NaBr====Br2+2NaCl】

溴置換碘【Br2+2HI====2HBr+I2】

氧氣和硫化氫反應【O2+2H2S====2S↓+2H2O】

根據(jù)元素周期表中位置分類

按元素在周期表的位置劃分，同族元素單質(zhì)間的置換與不同族元素單質(zhì)間的置換。

1、同主族元素單質(zhì)間的置換

鈉置換鉀【Na+KCl==高溫==NaCl+K↑】（一般是774℃）

鈉置換氫【2Na+2H2O====2NaOH+H2↑】

氧置換硫【O2+2H2S====2S↓+2H2O】

碳置換硅【2C+SiO2==高溫==Si+2CO↑】

氟置換氯【F2+2HCl====2HF+Cl2】（Cl2不標氣體符號）

2、不同主族元素單質(zhì)間的置換

鎂置換氫【Mg+2H+====Mg2++H2↑】

鋁置換氫【2Al+6H+====2Al3++3H2↑】

鎂置換碳【2Mg+CO2==點燃==2MgO+C】

碳置換氫【C+H2O(g)==高溫==CO+H2】（不標氣體符號）

氫置換硅【2H2+SiCl4==高溫==Si+4HCl】（HCl不標氣體符號）

氯置換硫【H2S+Cl2====S↓+2HCl】

氯置換氮【8NH3+3Cl2====6NH4Cl+N2】

氧置換氮【4NH3+3O2==點燃==2N2+6H2O】（氨氣在純氧中燃燒）

3、主族元素單質(zhì)置換副族元素的單質(zhì)

鋁置換鐵【2Al+Fe2O3==高溫==2Fe+Al2O3】（鋁熱）

碳置換銅【C+CuO==△==Cu+CO↑】

鈉置換鈦【4Na+TiCl4==高溫==4NaCl+Ti】

4、副族元素的單質(zhì)置換主族元素單質(zhì)

鐵置換氫【3Fe+4H2O(g)==高溫==Fe3O4+4H2】（H2不標氣體符號）

5、副族元素的單質(zhì)置換副族元素的單質(zhì)

鐵置換銅【Fe+Cu2+====Fe2++Cu】

根據(jù)物質(zhì)類別分類

按物質(zhì)類別劃分，單質(zhì)與氧化物間的置換和單質(zhì)與非氧化物間的置換。

1、單質(zhì)與氧化物發(fā)生置換反應

（1）與H2O反應：生成物之一為H2

鈉【2Na+2H2O====2NaOH+H2↑】

鐵【3Fe+4H2O(g)==高溫==Fe3O4+4H2】（H2不標氣體符號）

氟【2F2+2H2O====4HF+O2】（O2不標氣體符號）

碳【C+H2O(g)==高溫==CO+H2】（不標氣體符號）

（2）與CO2反應：生成物之一為C

鎂【2Mg+CO2==點燃==2MgO+C】

鈉【4Na+3CO2====2Na2CO3+C】

（3）與FeO反應：生成物之一為Fe

碳【C+FeO==高溫==Fe+CO↑】

硅【Si+FeO==高溫==2Fe+SiO2】

此類反應較多，在此不一一列舉

2、單質(zhì)與非氧化物發(fā)生置換反應

（1）和NH3反應：生成物之一為N2

氯【8NH3+3Cl2====6NH4Cl+N2】

氧【4NH3+3O2==點燃==2N2+6H2O】

（2）其它

氫置換硅【2H2+SiCl4==高溫==Si+4HCl】（HCl不標氣體符號）

氯置換硫【H2S+Cl2====S↓+2HCl】

各類金屬置換酸中的H+（滿足金屬活動性順序表）

此類反應較多，在此不一一列舉

置換反應金屬活動性順序表

Li、Cs、?Rb、?K、Ra、Ba、Fr、Sr、?Ca、?Na?、?La、?Pr?、Nd?、Pm、Sm?、Eu、Ac

鋰、銫、?銣、?鉀、鐳、鋇、鈁、鍶、?鈣、?鈉、?鑭、?鐠、釹、?钷、釤、銪、?錒、

Gd?、Tb?、Am?、Y?、Mg?、Dy、Tm?、Yb、?Lu?、?Ce、?Ho、?Er?、?Sc、?Pu?、Th?、Be?、Np

釓、鋱、镅、釔、鎂、鏑、銩、鐿、镥、?鈰、鈥、鉺、鈧、钚、釷、鈹、镎、

U、?Hf?、Al?、Ti?、Zr?、V?、Mn、?Nb、?Zn、?Cr?、Ga?、Fe?、Cd?、In?、Tl?、Co

鈾、鉿、鋁、鈦、鋯、釩、錳、鈮、鋅、鉻、鎵、鐵、鎘、銦、鉈、鈷、

Ni、?Mo、?Sn?、Pb?、(D2)、?(H2)、?Cu、?Po、?Hg?、Ag、?Pd?、Pt?、Au

鎳、鉬、錫、鉛、（氘分子）、（氫分子）、銅、釙、汞、銀、鈀、鉑、金

反應現(xiàn)象

金屬活動性順序簡表（K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au）中，10號氫是過渡元素，它前面的可以置換出氫（有例外，見注解），它后面的則不可以。也就是說：氫前面的可以和酸反應生成氫氣,而氫后面的基本不和酸反應，就算反應也不生成氫氣

1、金屬單質(zhì)?+?酸?→?鹽?+?氫氣

鎂和酸反應【Mg+2H+====Mg2++H2↑】

鋁和酸反應【2Al+6H+====2Al3++3H2↑】

鋅和酸反應【Zn+2H+====Zn2++H2↑】

鐵和酸反應【Fe+2H+====Fe2++H2↑】

注：

（1）前三項的反應現(xiàn)象為：有氣泡產(chǎn)生

（2）第四項(Fe)的反應現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變成淺綠色

（3）濃鹽酸在加熱時也能與銅（不太活潑的金屬）反應，因為Cl和Cu形成了較穩(wěn)定的配離子[CuCl4]，使平衡向右移動：【2Cu+8HCl(濃)====2H3[CuCl4]+H2↑】

2、金屬單質(zhì)?+?鹽(溶液)→另一種金屬?+?另一種鹽

鐵與硫酸銅反應【Fe+CuSO4====Cu+FeSO4】現(xiàn)象：鐵條表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍色變成淺綠色。

鋅片放入硫酸銅溶液中【Zn+CuSO4====ZnSO4+Cu】現(xiàn)象：鋅片表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍色變成無色。

銅片放入硝酸銀溶液中【Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag】現(xiàn)象：銅片表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無色變成藍色。

3、金屬氧化物+?C或H2→?金屬?+?CO2或H2O

焦炭還原氧化鐵【3C+2Fe2O3==高溫==4Fe+3CO2↑】現(xiàn)象：紅色粉末變成黑色，澄清石灰水變渾濁。

木炭還原氧化銅【C+2CuO==△==2Cu+CO2↑】現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色，產(chǎn)生的氣體可以使澄清石灰水變渾濁。

氫氣還原氧化銅【H2+CuO==高溫==Cu+H2O】現(xiàn)象：黑色粉末變成紅色，試管內(nèi)壁有水珠生成

氫氣與氧化鐵反應【3H2+Fe2O3==高溫==2Fe+3H2O】

水蒸氣通過灼熱碳層【C+H2O(g)==高溫==CO+H2】（水煤氣的制法，不標氣體符號）

參考資料