金属活动性顺序表(金属活动性顺序表全部)不要告诉别人

基于析氢过电位解释了以下问题：Zn(s)、H2SO4(aq)、Cu(s)原电池实验中，如何避免锌表面产生H2？为什么纯锌、纯铁分别与稀硫酸反应速率几乎一样？如何解释铅蓄电池中铅与硫酸难以反应的事实？电解FeCl2溶液其阴极一定得到H2吗？

 

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析氢过电位对金属与酸释出氢气的影响叶中桃1 吴文中21.  绍兴市阳明中学  浙江绍兴  3120002.  浙江省越州中学  浙江绍兴  312075通讯作者: 吴文中,E-mail:409261838@qq.com

摘要基于析氢过电位解释了以下问题：Zn(s)、H2SO4(aq)、Cu(s)原电池实验中，如何避免锌表面产生H2？为什么纯锌、纯铁分别与稀硫酸反应速率几乎一样？如何解释铅蓄电池中铅与硫酸难以反应的事实？电解FeCl

2溶液其阴极一定得到H2吗？关键词析氢过电位；铜-锌原电池；铅蓄电池2过电位和析氢过电位超电势又称过电位或超电压，它是电流通过电极时产生的客观现象，在许多电化学反应中，电极上有电流通过时所表现的电极电势与可逆电极电势之间的偏差叫作超电势。

一种气体在电极上析出时，其标准电极电位与用来导电的电极材料无关，但气体在不同的电极材料上析出时所需电动势存在显著差异如某电解质溶液理论上只需要某特定的电压下就能产生H2，但事实上却需更大的电压才能得到H

2，这高出的电压，就是我们所说的析氢过电位值得注意的是，其他气体或固体也一样，只是超电位的大小不一样，其中H2与O2释出时，产生的超电位更显著析氢过电位可以由塔菲尔(Tafel)[4]公式[η = a + b log(i)]来描述、计算，其中η为超电位，i为电流密度，a值与电极材料关系较大，H。

2在不同金属上析出，其a值差异很大，a值的大小反映了相同电流密度时，H2在不同金属电极上超电势的相对大小，而b对大多数金属电极来说是一通用常数，其值约为0.12 V，b的大小反映了电流密度对氢超电势的影响，电流密度越大，超电势越大。

相同条件下，H2在不同金属材料上析出时的超电势不同，表1列举了电流密度为10-3A · cm-2时不同材料上的析氢过电位。表1  不同电极材料和电流密度为10-3A · cm-2时的析氢超电势[5]

析氢过电位越大，电极过程受阻滞就越严重，往往越难释出H2，金属在酸中发生反应时，如果作为正极(阴极)的杂质或合金相具有较低的析氢过电位，则产生H2越容易，反之，则产生H2越难纯锌、纯铁与同浓度稀酸反应的理论分析与事实。

3.3正确理解金属活动性顺序表[实验2]把质量、形状相同的金属钙分别投放到盛有100.0 mL H2O和1.0 mol/L的H2SO4溶液的2个烧杯中，观察实验现象实验现象：钙与水反应并没有想象中那么剧烈，比较钠与水的反应，上述反应却相对平缓，其中钙与稀硫酸反应时，反应速率更慢，随着反应的进行，溶液都会出现突然变浑浊的现象。

尽管金属钙的φ⊖(Ca2+/Ca)= －2.87V,比钠的φ⊖(Na+/Na) = －2.71 V更小，且金属钙的密度更大，能与水更充分接触，但由于钙与水、硫酸反应得到的溶质是Ca(OH)2，CaSO4

，溶解度比较小，更易沉积在金属钙的表面，阻碍了钙与水的充分接触，使得反应变得缓慢上述实验事实表明：金属活动性顺序表中金属的排序和金属与酸反应的剧烈程度存在不一致的现象金属活动性顺序表的排序原则是依据金属的标准电极电位，查阅φ。

⊖(Li+/Li)= －3.042 V，若把金属Li排到金属活动性顺序表中，岂不是要把金属锂放在最前面了？原来真正的金属活动性顺序表的排序的确就是把金属锂放在首位(金属活动性顺序为：Li，K，Rb，Cs，Ra…)，金属活动性顺序只和其电极电势有关，锂的标准电极电位最小，被排在活动性顺序表的最前面名正言顺，这和金属与水或酸反应的剧烈程度无关，尽管影响反应速率的因素是多方面的(如产物的溶解性也会影响反应速率)，但还有一个很重要的原因就是析氢过电位的存在。

比较锌、铁分别与同浓度的稀硫酸反应产生H2的快慢，若不考虑金属中杂质的影响，2者与酸反应的速率几乎无差异，这和越活泼的金属(金属活动性顺序表排在H前面的金属)与酸反应越快的结论相违背幸运的是，中学化学实验室里常见的粗锌往往含有Cu，Fe等杂质，在这种情况下的有关实验，可发现金属锌比铁与酸反应更快的现象。

Zn(s)、H2SO4(aq)、Cu(s)原电池反应发生时，教师为了说明锌所失去的电子“都”转移到铜表面，在实验过程中不让学生观看锌表面是否仍有气泡，以达到教学的“完美”；学生看到锌表面有大量气泡的事实，依据高中学生所掌握的知识，实难解释清楚，因此使金属锌形成锌汞齐是不错的选择。

但实事求是的实验效果，也许“更完美”，这关键取决于教师个人课堂教学中所表现的专业与艺术引用本文:叶中桃, 吴文中. 析氢过电位对金属与酸释出氢气的影响[J]. 化学教育（中英文）, 2018, 39(7)： 66-69

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