關於此實驗
將選定的金屬浸入稀酸、硫酸銅溶液或硫酸鋅溶液中，檢驗對反應性的預測。酸中可能產生氫氣，而鹽溶液中的另一種金屬可能會沉積在金屬片上。追蹤剩餘固體和沉積固體，可以說明為什麼金屬片即使正在劇烈反應，其固體總質量也不一定減少。
學習目標
- 利用標準還原電位差比較金屬的反應性。
- 區分氫氣的產生與置換沉積。
- 對參與反應的金屬片和溶液應用莫耳數與質量守恆。
使用方法
- 1將鎂、鋅、鐵和銅分別放入酸中，並比較預測的觀察結果。
- 2將鐵放入硫酸銅溶液中，觀察析出的銅和固體質量的變化。
- 3將銅放入硫酸鋅溶液中，並解釋為什麼不會發生置換反應。
- 4改變金屬質量和溶液量，找出因限量試劑導致反應達到平台的情況，然後記錄產生的氣體或沉積物。
模型
假設
- 在這個受限模型中，金屬形成二價離子。參考還原電位（單位：伏特）為：Mg -2.372、Zn -0.763、Fe -0.440、Cu +0.340，氫為零。
- 當參考電池電位為正時，反應即設定為可以發生。模型不考慮實際受濃度影響的電極電位、氧化物薄膜、鈍化和動力學障礙。
- 所選金屬採用指定的一階反應進程速率常數。速率差異僅用於說明，並非根據測量結果得出的速率預測。固體質量包括未反應的起始金屬和析出的置換金屬。
在課堂上試試這個實驗
- Q1鎂原子不斷從鎂條上離開，為什麼鎂條的固體總質量反而可能增加？
- Q2為什麼標準參考電位不是所選每種濃度下的實際電壓？
常見問題
所有有利的反應都會產生氣泡嗎？
不會。在此模型中，酸被還原並產生氫氣。金屬離子置換則會形成固體沉積物。
沒有明顯變化，能證明真實反應在熱力學上不可能發生嗎？
不能。實際觀察結果還取決於表面狀況和反應動力學。此模型刻意採用範圍受限的標準電位規則。