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     前面講到的實(shí)驗(yàn)室里用稀硫酸和鋅作用制取氫氣的化學(xué)方程式是:

Zn+H2SO4=H2個(gè)+Znso4

從這個(gè)化學(xué)方程式可以看出,這個(gè)反應(yīng)既不同于分解反應(yīng)(S1·5),也不同于化合反應(yīng)(S2·3).在這個(gè)反應(yīng)里,一種單質(zhì)(鋅)和一種化合物(硫酸)相互作用,生成一種新的單質(zhì)(氫氣)和新的化合物(硫酸鋅),象這種類型的化學(xué)反應(yīng),稱做置換反應(yīng).

     根據(jù)原子-分子論觀點(diǎn),鋅和硫酸置換反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:單質(zhì)鋅的原子代替了硫酸分子里氫原子(共2個(gè))的位置,變成硫酸鋅分子;而硫酸分子里的氫原子被替換出來(lái)后,每2個(gè)氫原子結(jié)合成為1個(gè)氫氣分子,如下圖(圖2·15)所示:

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2個(gè)

    工業(yè)上用水蒸氣和熾熱的鐵屑或煤炭制取氫氣的化學(xué)反應(yīng):

3Fe+4H2O=高溫=Fe3O4+4H2個(gè)

C+H20=高溫=C0個(gè)+H2個(gè)

也是屬于置換反應(yīng)的類型.

置換反應(yīng)細(xì)解：

置換反應(yīng)的定義

　　所謂的置換反應(yīng)實(shí)際上就是單質(zhì)和化合物產(chǎn)生反應(yīng)，然后生產(chǎn)了另外一種單質(zhì)與化合物的一種化學(xué)反應(yīng)，而化學(xué)置換反應(yīng)是高中化學(xué)四種基礎(chǔ)反應(yīng)種類之一，其包含了金屬和金屬鹽的反應(yīng)、金屬和酸的反應(yīng)等等。

　　置換反應(yīng)是單質(zhì)和化合物的作用，從而生成另種單質(zhì)和化合物的反應(yīng)。置換反應(yīng)通?？梢允褂眠@一式子來(lái)表述：A+BC=B+AC或者是AB+C=AC+B。

　　一般置換反應(yīng)實(shí)際上大部分是氧化還原反應(yīng)，可是部分比較特殊的化學(xué)反應(yīng)，比方說(shuō)金屬羰基化合物之間的置換，這就不是所謂的氧化還原反應(yīng)了。另外，也可說(shuō)路易斯酸之間的置換反應(yīng)，這個(gè)時(shí)候不需要單質(zhì)參加反應(yīng)。可以把另外一個(gè)比較弱的路易斯酸從穩(wěn)定的配離子之中置換出去。

置換反應(yīng)類型

1、對(duì)于金屬置換成金屬的分析

　　首先在金屬活動(dòng)之中，處在氫化學(xué)元素之前的金屬，例如Mg、AI、Zn、Fe等等均可以將氫化學(xué)元素之后的金屬，比如Cu、Ag、Hg等等由其化合物溶液里面置換出去。打個(gè)比方：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4、Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4、Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag。

　　其次在金屬活動(dòng)程序里面，處在氫化學(xué)元素之后的金屬可以將不活潑的金屬?gòu)钠浠衔锶芤豪锩嬷脫Q出去，打個(gè)比方：Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2。

　　最后金屬活動(dòng)程序里面處在氫化學(xué)元素之前的金屬不可以在溶液里面起到置換反應(yīng)，只可以在沒有水的情況下進(jìn)行化學(xué)置換反應(yīng)。比如說(shuō)：2Al+Fe2O3→2Fe+Al2O3、4Al+3MnO2→3Mn+2Al2O3。

2、對(duì)于非金屬置換金屬反應(yīng)的分析

　　部分非金屬氧化性比不上一部分高價(jià)金屬化合物的氧化性，所以，部分非金屬將部分高價(jià)的金屬化合物金屬置換出去。打個(gè)比方：C+2CuO→2Cu+CO2↑、H2+CuO→Cu+H2O、Si+2FeO→2Fe+SiO2、C+2Fe2O3→4Fe+3CO2↑。

　　在非金屬置換金屬中，工業(yè)冶煉鐵中的置換反應(yīng)，比如：2Fe2O3+3C=2Fe+3CO↑，在加熱的情況下，氫氣可還原成氧化銅或者氧化鐵等等。比如：Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O、CuO+H2=Cu+H2O。

3、對(duì)于金屬置換為非金屬的反應(yīng)分析

　　一、活潑金屬比如Na、Ca、K等等在室內(nèi)溫度的情況下和水產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)，從而置換出氫元素。打個(gè)比方：2K+2H2O=2KOH+H2↑。

　　二、一些金屬如：Mg、Al、Fe、Zn比Na、K不活潑金屬和水在加熱以及溫度比較高的情況下反應(yīng)置換氫氣，比如：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2。

　　三、在金屬活動(dòng)程序里面氫元素前面的活潑金屬，比如說(shuō)Mg、Fe、Zn、Al在室內(nèi)溫度下可以從不是氧化性的酸，例如稀硫酸、鹽酸之中置換氫元素。打個(gè)比方：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。

　　四、比較活潑的金屬，例如Na、K等等均可以將有機(jī)物羰基與其中的氫元素置換出去，比如說(shuō)：2C6H5OH+2Na→2C6H5ONa+H2↑。

　　五、Zn可以從強(qiáng)堿里面置換氫元素，比如NaOH溶液?；瘜W(xué)式子是：Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2↑。

　　六、活潑金屬可以將非金屬?gòu)钠溲趸锢锩嬷脫Q出去，好比：2Mg+CO2→2MgO+C。

4、對(duì)于非金屬置換出非金屬反應(yīng)分析

　　活潑非金屬可以將其不活潑非金屬?gòu)钠浠衔锢锩嬷脫Q出去，例如：

　　一、鹵素置換鹵素反應(yīng)：Cl2+2KBr=2KCl+Br2。

　　二、非鹵素置換非鹵素：C+H2O(氣)→CO+H2。

　　三、鹵素置換非鹵素反應(yīng)生成：3Cl2+2NH3=6HCl+N2、Cl2+H2S=2HCl+S。

　　四、氨氣與氯氣不可以一同存在，相遇的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)置換反應(yīng)，比如：8NH3+3CI2=6NH4CI+N。

　　五、在溫度比較高的情況下，使用碳還原二氧化硅來(lái)制取粗硅，接著得到純硅，比如SiO+2C=2CO+Si。

置換反應(yīng)規(guī)律

　　置換反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)的四大基本反應(yīng)類型之一，可用A+BC=AC+B的形式表示，其中A、B是單質(zhì)，BC、AC為化合物。下面就初中化學(xué)涉及的內(nèi)容，分類談?wù)勚脫Q反應(yīng)的一般規(guī)律以及注意事項(xiàng)。

一、在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)

　 1、金屬與酸溶液的置換反應(yīng)

　　這類反應(yīng)與金屬的化學(xué)活動(dòng)性有關(guān)，可利用金屬的活動(dòng)性順序表進(jìn)行判斷，常見金屬的活動(dòng)順序?yàn)?

　　只有排在氫以前的金屬才能置換出酸中的氫。應(yīng)用上述規(guī)律寫化學(xué)方程式時(shí)還需注意以下幾點(diǎn):

　?、俳饘?一般是指在活動(dòng)順序表中H前Mg后的金屬。

　?、谒?一般是指非氧化性酸，如稀鹽酸、稀硫酸。

　?、坭F在與酸發(fā)生置換反應(yīng)時(shí)，只能生成二價(jià)鐵鹽。

　　例如，下列化學(xué)方程式均是錯(cuò)誤的:

　　Cu+2HCl=CuCl2+H2↑

　　Zn+2HNO3=Zn(NO3)2+H2↑

　　2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2↑

　　2、金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)

　　這類反應(yīng)的一般規(guī)律是:在金屬活動(dòng)順序表里，只有排在前面的金屬，才能把排在后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來(lái)。例如:

　　Cu+Hg(NO3)2=Cu(NO3)2+Hg

　　Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

　　應(yīng)用上述規(guī)律書寫化學(xué)方程式時(shí)也應(yīng)注意三點(diǎn):

　?、僭诮饘倩顒?dòng)性順序表中，鉀、鈣、鈉不能置換出其它金屬，如化學(xué)方程式2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu是錯(cuò)誤的。

　?、邴}必須是可溶性的，不能只記住前面金屬能置換后面的金屬。如化學(xué)方程式Cu+2AgCl=CuCl2+2Ag是錯(cuò)誤的。

　　③鐵在與鹽反應(yīng)時(shí)，只能生成二價(jià)鐵鹽。如化學(xué)方程式2Fe+3CuSO4=Fe2(SO4)3+3Cu是錯(cuò)誤的。

二、加熱或高溫條件下的置換反應(yīng)

　　1、氫氣還原金屬氧化物，生成相應(yīng)的金屬和水。例如:

　　CuO+H2→Cu+H2O

　　Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O

　　2、碳在加熱或高溫條件下，跟某些金屬氧化物反應(yīng)，生成金屬和CO2。例如:

　　2CuO+C→2Cu+CO2↑

　　2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2↑

　　3、其它還原性單質(zhì)與某些金屬氧化物在高溫下發(fā)生置換反

　　應(yīng)。例如，在冶煉鐵時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng):

　　Si+2FeO→2Fe+SiO2

　　金屬鋁與某些金屬氧化物在高溫時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):

　　2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe

　　2Mg+CO2→2MgO+C

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