金属元素反应
化学实验教案：金属元素与化合物的反应
化学实验教案：金属元素与化合物的反应一、引言金属元素与化合物的反应是化学实验中的重要内容，通过观察金属与不同种类的化合物反应，可以揭示金属的性质和反应特点。
本教案旨在设计化学实验，通过实际操作，探究金属元素与化合物反应的规律与特点，提高学生的实验技能和探究精神。
二、教学目标1. 了解金属元素与化合物反应的基本概念和相关原理；2. 学会进行金属元素与化合物反应实验；3. 观察、记录并分析实验现象与结果；4. 理解金属元素与化合物反应的规律，掌握实验技能。
三、教学内容1. 金属与酸的反应金属与酸反应是化学实验中常见的反应之一。
在实验中可以选择不同金属与不同浓度的酸进行反应，观察生成气体的情况并记录实验现象和结果。
学生可以根据实验结果分析金属与酸的反应规律，了解金属活泼性和酸的侵蚀性对反应速率的影响。
2. 金属与氧气的反应金属与氧气的反应是金属氧化反应的典型代表。
通过实验可以选择不同金属，如铁、铜、锌等与氧气反应，并观察实验现象和结果。
学生可以根据实验结果分析金属与氧气反应的规律，了解金属氧化产物的性质和反应特点。
3. 金属与水的反应金属与水的反应是研究金属活泼性和稳定性的重要方法。
实验中可以选取不同金属与水反应，并观察实验现象和结果。
学生可以根据实验结果分析金属与水反应的规律，了解金属活泼性对反应速率和产物生成的影响。
四、教学步骤1. 实验前准备准备实验所需器材和药品，包括各种金属、酸溶液、氧气气源和水。
2. 实验操作在实验室条件下进行金属与酸、氧气和水的反应实验。
按照教师的指导进行实验步骤，并注意操作的安全性和规范性。
3. 实验观察与记录观察实验现象，记录实验过程和结果。
包括金属与酸反应时产生气体、金属与氧气反应后形成的氧化物、金属与水反应时的现象等。
4. 实验结果分析根据实验观察和记录，进行实验结果的分析与总结。
比较不同金属与不同化合物反应的差异与联系，讨论金属活泼性和化合物特性对反应的影响。
五、实验注意事项1. 实验操作要规范，注意安全。
金属的活动性与还原反应
金属的活动性与还原反应金属的活动性是指金属元素与其他物质发生化学反应的能力。
活动性较高的金属能够较容易地与非金属或溶液中的离子发生反应，而活动性较低的金属则较难与其他物质发生反应。
金属的活动性与其电子的排布和价电子的数量有关，具体反映在金属的氧化还原反应中。
一、金属的活动性顺序根据金属元素发生氧化还原反应的活泼程度，我们可以将金属的活动性进行排序。
常见的金属活动性顺序如下：铯(Cs) > 钠(Na) > 钾(K) > 钙(Ca) > 镁(Mg) > 铝(Al) > 锌(Zn) > 铁(Fe) > 镍(Ni) > 锡(Sn) > 铅(Pb) > 氢(H) > 铜(Cu) > 汞(Hg) > 银(Ag) > 铂(Pt) > 金(Au)从上述顺序可以看出，铯的活动性最强，金的活动性最弱。
活动性较高的金属容易被氧气、酸等物质氧化，而活动性较低的金属则不容易被氧气和酸氧化。
二、金属的还原反应金属的活动性与其在还原反应中的作用有着密切的联系。
在还原反应中，金属可以向其他物质提供电子，从而发生氧化反应。
常见的金属还原反应有以下几种：1. 金属与酸的反应：活动性较高的金属能够与酸反应生成相应的盐和氢气，如铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气的反应方程式为：Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑2. 金属与非金属元素的反应：活动性较高的金属能够与非金属元素直接反应生成相应的化合物，如钠与氯气反应生成氯化钠的反应方程式为：2Na + Cl2 → 2NaCl3. 金属与水的反应：活动性较高的金属能够与水反应生成相应的氢氧化物和氢气，如钾与水反应生成氢氧化钾和氢气的反应方程式为：2K + 2H2O → 2KOH + H2↑4. 金属与金属离子的反应：活动性较低的金属可以从溶液中的金属离子中夺取电子，发生还原反应。
例如铜可以与银离子反应生成铜离子和银的沉淀：Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag↓三、金属的应用与实际意义金属的活动性与其在实际应用中的作用密不可分。
金属的有关方程式总结
金属化学方程式汇总一、镁1.与氧气反应：2Mg ＋O 2=====点燃2MgOMgO + H 2O=====△ Mg(OH)2 (反应要在热水中进行)2.与氮气反应：3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2 Mg 3N 2+6H 2O=2NH 3↑+3Mg(OH)2↓3.与沸水反应：Mg ＋2H 2O=====△Mg(OH)2＋H 2↑4.在CO 2中燃烧：2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C5.氯化镁的电解：MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑6.碳酸镁的分解：MgCO 3=====△MgO+CO 2↑【思考】镁在空气中燃烧，会有哪些产物，应该怎么灭火？二、铝1.单质铝与硫反应：2Al+S=2Al 2S 3（Al 2S 3为强烈水解的物质，不能在溶液中制备） 与氧化铁反应：Fe 2O 3+2Al高温2Fe+Al 2O 3（铝热反应，Fe 2O 3可用Cr 2O 3、MnO 2等替换）与NaOH 溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H 2O ＝ 2NaAlO 2 + 3H 2↑ 与盐酸反应： Al(OH)3＋3HCl ＝AlCl 3＋3H 2O 2.氧化铝（两性氧化物）工业上采用电解熔融Al 2O 3的方法制备金属铝：2Al 2O 3(熔融)4Al +3O 2↑ 与氢氧化钠溶液反应：Al 2O 3+2NaOH=2NaAlO 2+H 2O 与盐酸反应：Al 2O 3 + 6HCl == 2AlCl 3 + 3H 2O 3.氢氧化铝氢氧化铝只能溶于强酸、强碱，不能与氨水和碳酸反应 与氢氧化钠溶液反应：Al(OH)3+NaOH = NaAlO 2+2H 2O 与盐酸反应：Al(OH)3＋3HCl ＝AlCl 3＋3H 2OAl(OH)3受热易分解成Al 2O 3：2Al(OH)3=====△Al 2O 3+3H 2O 4.铝盐（以氯化铝为例）与氨水反应制得：AlCl 3+3NH 3•H 2O=Al(OH)3↓+3NH 4Cl （用于制备氢氧化铝） 与氢氧化钠反应：AlCl 3+3NaOH==Al(OH)3↓+3NaCl ；（1:3的反应比）Al(OH)3+NaOH = NaAlO 2+2H 2O （1:1的反应比）5.偏铝酸盐（以偏铝酸钠为例）与盐酸反应：NaAlO 2+HCl+H 2O=NaCl+Al(OH)3↓；Al(OH)3＋3HCl ＝AlCl 3＋3H 2O与CO 2溶液反应：2AlO 2-+CO 2（少量）+3H 2O=2Al(OH)3↓+CO 32-AlO 2-+CO 2（足量）+2H 2O=Al(OH)3↓+HCO 3-电解冰晶石6.有关铝的双水解氯化铝和NaAlO 2反应：Al 3++3AlO 2-+6H 2O= 4Al(OH)3↓ 氯化铝和硫化钠：3S 2-+2Al 3++6H 2O=2Al(OH)3↓+3H 2S ↑ 氯化铝和碳酸氢钠：Al 3++3HCO 3-=Al(OH)3↓+3CO 2↑三、铁1.单质铁与氯气反应：2Fe+3Cl 2==2FeCl 3 与硫反应：Fe+S= FeS 与水蒸气反应：3Fe + 4H 2O(g)Fe 3O 4 + 4 H 2与硝酸反应：当Fe 少量时，Fe + 4HNO 3 ==== Fe(NO 3)3 + NO↑ + 2H 2O当Fe 过量时，3Fe + 8HNO 3 ==== 3Fe(NO 3)2 + 2NO↑ + 4H 2O铁和Fe 3+反应：Fe + 2Fe 3+ = 3 Fe 2+ 2.铁的氧化物氧化铁和酸反应：Fe 2O 3+6HCl===2FeCl 3+3H 2O 氧化亚铁和酸反应：FeO+2HCl===FeCl 2+H 2O四氧化三铁和酸反应：Fe 3O 4+8HCl=== FeCl 2+2 FeCl 3+4H 2O 3.铁的氢氧化物氢氧化铁受热分解：2Fe(OH)3=====△Fe 2O 3＋3H 2O氢氧化胶体的制备：FeCl 3＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl（把饱和FeCl 3的溶液滴到沸水中，继续煮沸，直到出现红褐色现象） 氢氧化亚铁转化成氢氧化铁：4Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3 实验室制备氢氧化亚铁：FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na 2SO 4 实验室制备氢氧化铁：FeCl 3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl 4.铁的其他反应三价铁离子检验：FeCl 3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl （了解）向氯化铁溶液中加入Cu ：2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2+ （常用FeCl 3溶液在铜片上刻蚀电路） 向氯化铁溶液中加入KI 溶液：2Fe 3++ 2I - =2Fe 2+ + I 2 向氯化铁溶液中通入H 2S ：2Fe 3++ H 2S =2Fe 2++2H + + S↓ 向氯化亚铁溶液中通入氯气：2Fe 2++Cl 2= 2Fe 3++2Cl - 氯化亚铁和稀硝酸：3Fe 2+ + 4H + + NO 3- == 3Fe 3+ + NO +2H 2O 氯化亚铁和过氧化氢溶液：2Fe 2+ + H 2O 2 + 2H + = 2Fe 3+ + 2H 2O氯化亚铁与酸性高锰酸钾溶液：MnO 4- + 5Fe 2+ + 8H + =Mn 2++ 5Fe 3++ 4H 2O【注】可利用氧化还原反应的规律，自己写出这些方程式，提高书写氧化还原反应中离子方程式的书写能力。
金属元素在水溶液中的反应类型
11.4 金属元素在水溶液中的反应类型无机反应基本上可分为两大类：酸碱反应和氧化还原反应。
广义的酸碱反应为不发生电子转移的反应，如沉淀反应，水解反应，配位反应，缩合反应。
另一类氧化还原反应则为电子发生转移的反应，现将各类反应及其反应规律进行概要的总结。
11.4.1 金属离子的沉淀反应金属离子与许多阴离子能生成难溶物沉淀，除单纯的沉淀反应（如Ag+＋Cl-→AgCl↓），它的生成与溶解由Ksp决定外，许多难溶物的生成与溶解都与pH有关。
如氢氧化物沉淀，弱酸盐沉淀。
也与溶液中配位剂，氧化剂的存在有关。
11.4.1.1 金属离子与碱反应金属离子在溶液中强烈水化形成水合离子，作为弱酸，如加入OH-离子，它们便失去H+离子，生成氢氧化物。
最后得到不带电荷的四水合二氢氧化物（H2O分子以很弱的偶极相连）它们通常是沉淀（简化为M（OH）2）。
有些氢氧化物沉淀可进一步溶于过量碱中，变为带负电荷的配离子。
有些氢氧化物能溶于氨水，如按周期表中金属阳离子与氢氧化钠溶液或氨水反应生成氢氧化物可分成下面几组；（图11—7）A组：H、IA族、Ba的氢氧化物可溶。
B组：Ca、Sr形成白色较难溶的氢氧化物，生成的沉淀较少，且较慢。
C组：Mg，Sc，Ti，V，Bi形成白色不溶氢氧化物（除V（OH）3绿色外），Mg（OH）2，Sc（OH）3，Ti（OH）4，Bi（OH）3D组：Cr、Mn、Fe、Co形成不溶氢氧化物，低氧化态在空气中转化为高氧化态，Cr（OH）2（黄一棕）变为绿色Cr（OH）3（见F组）；Mn（OH）2（粉色）变为棕色MnO（OH）2Fe（OH）2（浅绿）变为暗棕色Fe2O3·nH2O；Co（OH）2（红色）变为棕色Co2O3·nH2OE组：形成不溶氢氧化物，溶于过量NH3·H2O中形成配合物，除Zn，F组：白色不溶氢氧化物（除Cr（OH）3灰绿色），溶于过量氢氧化物成无色溶液，除Zn外，本组不溶于NH3·H2O。
金属元素在水溶液中的反应类型
11.4 金属元素在水溶液中的反应类型无机反应基本上可分为两大类：酸碱反应和氧化还原反应。
广义的酸碱反应为不发生电子转移的反应，如沉淀反应，水解反应，配位反应，缩合反应。
另一类氧化还原反应则为电子发生转移的反应，现将各类反应及其反应规律进行概要的总结。
11.4.1 金属离子的沉淀反应金属离子与许多阴离子能生成难溶物沉淀，除单纯的沉淀反应（如Ag+＋Cl-→AgCl↓），它的生成与溶解由Ksp决定外，许多难溶物的生成与溶解都与pH有关。
如氢氧化物沉淀，弱酸盐沉淀。
也与溶液中配位剂，氧化剂的存在有关。
11.4.1.1 金属离子与碱反应金属离子在溶液中强烈水化形成水合离子，作为弱酸，如加入OH-离子，它们便失去H+离子，生成氢氧化物。
最后得到不带电荷的四水合二氢氧化物（H2O分子以很弱的偶极相连）它们通常是沉淀（简化为M（OH）2）。
有些氢氧化物沉淀可进一步溶于过量碱中，变为带负电荷的配离子。
有些氢氧化物能溶于氨水，如按周期表中金属阳离子与氢氧化钠溶液或氨水反应生成氢氧化物可分成下面几组；（图11—7）A组：H、IA族、Ba的氢氧化物可溶。
B组：Ca、Sr形成白色较难溶的氢氧化物，生成的沉淀较少，且较慢。
C组：Mg，Sc，Ti，V，Bi形成白色不溶氢氧化物（除V（OH）3绿色外），Mg（OH）2，Sc（OH）3，Ti（OH）4，Bi（OH）3D组：Cr、Mn、Fe、Co形成不溶氢氧化物，低氧化态在空气中转化为高氧化态，Cr（OH）2（黄一棕）变为绿色Cr（OH）3（见F组）；Mn（OH）2（粉色）变为棕色MnO（OH）2Fe（OH）2（浅绿）变为暗棕色Fe2O3·nH2O；Co（OH）2（红色）变为棕色Co2O3·nH2OE组：形成不溶氢氧化物，溶于过量NH3·H2O中形成配合物，除Zn，F组：白色不溶氢氧化物（除Cr（OH）3灰绿色），溶于过量氢氧化物成无色溶液，除Zn外，本组不溶于NH3·Ｈ2O。
金属元素的电化学性质
金属元素的电化学性质金属元素是一类具有良好导电性质的化学元素，在电化学过程中表现出独特的性质。
本文将围绕金属元素的电化学性质展开讨论，包括电极势、电化学反应、电导率等方面。
一、电极势金属元素的电极势是指金属在溶液中与参比电极之间建立的电势差。
金属元素的电极势是由该金属离子与电子之间的反应导致的。
以铜为例，当铜离子在溶液中与电子结合生成纯铜时，该反应同时伴随着电子转移，形成正电极势。
金属元素的电极势大小与其化学活性有关，活性越大，电极势越高。
电极势的测量对于研究金属元素的化学反应和电化学行为起到了重要的作用。
二、电化学反应1. 金属溶解反应金属元素在溶液中可以发生溶解反应，形成与金属离子对应的阳离子。
这个过程称为金属氧化或称为金属溶解。
金属溶解反应的过程中，金属离子释放出电子，形成带正电荷的离子，并与溶液中的阴离子形成配位化合物。
例如，铜在酸性溶液中溶解，生成Cu2+离子。
2. 金属电极反应金属元素在电解池中可作为电极参与电化学反应。
以银为例，银电极参与氧化还原反应，其中阳极上的银电极发生银离子的氧化反应，而阴极上的银电极则发生银离子的还原反应。
这种电极反应产生的电动势可利用于电池和电解过程。
3. 金属的电化学腐蚀金属元素在特定条件下还可发生电化学腐蚀反应，导致金属的氧化和溶解。
腐蚀是金属在与环境气体或液体接触时，由于电化学反应而造成的损失。
腐蚀速率取决于环境条件、金属的物理化学性质以及金属本身的电化学活性。
三、电导率金属元素具有良好的电导率，也是金属具有良好导电性质的基础。
金属元素中的自由电子在外场作用下容易移动，形成电流。
这是由于金属的晶体结构决定的，金属的晶体结构中存在大量的离子核和自由电子。
自由电子在金属的晶格中游离运动，使得金属具有良好的电导率。
因此，金属常被用作导电线材和电器元件的材料。
总结：金属元素的电化学性质包括电极势、电化学反应、电导率等方面。
电极势是指金属离子与电子之间建立的电势差；金属在溶液中可发生溶解反应和电极反应；金属还可能发生电化学腐蚀反应导致氧化和溶解；金属具有良好的电导率，能够形成电流。
金属元素的反应性质与应用实例
金属元素的反应性质与应用实例金属元素是化学中一类重要的物质，具有独特的反应性质和广泛的应用领域。
本文将从金属元素的反应性质、金属的催化作用和金属的应用实例等方面进行探讨。
一、金属元素的反应性质金属元素的反应性质主要表现在其与非金属元素的化学反应中。
一般来说，金属元素容易失去电子，形成阳离子，而非金属元素容易获得电子，形成阴离子。
这种电子的转移反应称为离子反应。
例如，钠（Na）与氯（Cl）发生离子反应，生成氯化钠（NaCl）。
除了离子反应外，金属元素还可以与非金属元素发生共价键的共有电子对的转移反应，形成共价化合物。
例如，氢气（H2）与氯气（Cl2）反应，生成氯化氢（HCl）。
在这个反应中，氢原子失去一个电子形成H+离子，氯原子获得一个电子形成Cl-离子，然后两个离子通过共价键结合在一起。
此外，金属元素还可以与氧气（O2）等非金属元素发生氧化反应。
金属元素的氧化反应是指金属元素失去电子，形成阳离子。
例如，铁（Fe）与氧气反应，生成氧化铁（Fe2O3）。
在这个反应中，铁原子失去三个电子形成Fe3+离子，氧气分子接受这些电子形成O2-离子，然后两个离子通过离子键结合在一起。
二、金属的催化作用金属元素不仅具有独特的反应性质，还具有重要的催化作用。
催化是指在化学反应中，通过改变反应速率，促进反应的进行，而自身不参与反应。
金属元素在催化作用中起到催化剂的作用。
金属催化剂广泛应用于化学工业生产中，例如合成氨、合成甲醇等重要的化学反应。
金属催化剂可以提高反应速率，降低反应温度和压力，节约能源，减少环境污染。
例如，合成氨的工业生产中，铁催化剂可以使反应速率大大提高，从而提高生产效率。
金属催化剂还可以用于有机合成反应中。
例如，铂催化剂可以催化烯烃的氢化反应，将烯烃转化为饱和烃。
这种反应在制药工业中具有重要的应用价值，可以合成许多重要的有机化合物。
三、金属的应用实例金属元素的应用非常广泛，涉及到各个领域。
下面将介绍一些金属的应用实例。
金属元素的性质与反应
金属元素的性质与反应金属元素是化学元素中的一类，具有独特的性质和反应。
本文将探讨金属元素的物理性质、化学性质以及其与其他物质的反应。
一、物理性质金属元素的物理性质通常包括颜色、硬度、熔点和导电性等方面。
大多数金属元素呈灰白色或银白色，如铁、锌和铝等。
金属元素晶体结构的排列紧密，因此具有较高的硬度，例如钛和钢等。
另外，金属元素的熔点相对较高，常见的金属如铜和铅具有较低的熔点。
导电性也是金属元素的一大特点，其内部自由电子的存在使之能够传导电流，因此金属是良好的导体。
二、化学性质金属元素的化学性质主要体现在其与其他元素形成化合物时的反应活性。
金属元素通常倾向于失去自身的电子，以形成阳离子。
这是由于金属元素的外层电子结构相对不稳定，通过失去电子能够达到更稳定的状态。
这也是为什么金属元素能够与非金属元素发生化学反应的原因之一。
三、与氧气的反应金属元素与氧气的反应是最为常见的，被称为氧化反应。
在常温常压下，许多金属元素会与氧气反应形成金属氧化物。
例如，铁与氧气反应会生成铁氧化物，即我们常见的锈。
这种反应在氧气充足时往往迅速进行，并伴随着能量的释放。
四、与酸的反应金属元素也可以与酸类物质发生反应，并放出氢气。
这种反应被称为酸性反应。
酸和金属的反应可以产生盐和氢气。
例如，铁与盐酸反应会生成铁盐和氢气：Fe + 2HCl → FeCl2 + H2该反应非常常见，例如在铁锅生锈时，铁与空气中的湿气和二氧化碳发生反应形成酸，进而与铁发生反应导致生锈。
五、与非金属的反应金属元素还可以与非金属元素反应形成化合物。
其中最常见的是与氧、硫、氯等元素的反应。
例如，铝和氧气的反应形成氧化铝，铜和硫的反应生成硫化铜。
这些化合物在工业和生活中都有广泛的应用。
六、与水的反应部分金属元素与水反应时会放出氢气。
例如，钠与水反应会迅速放出氢气，同时生成氢氧化钠：2Na + 2H2O → 2NaOH + H2这种反应是剧烈的，因为钠与水的反应是放热反应，同时产生的氢气还会燃烧。
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一、金属反应
（1、本文本用于个人复习，内容较多，不喜勿喷
（2、反应内容全凭手打难免有些错误，如发现错误请自行修正
（3、除注明了的反应类型外，书写化学方程式或离子方程式凭个人喜好注意反应条件，使用等号或箭头，以及表明气态或沉淀符号）
1、钠缓慢氧化
2、钠在空气中加热/点燃
3、钠与单质硫反应
4、钠与氯气反应
5、钠与水反应
6、钠与铝投入水中*
7、电解熔融氯化钠
8、电解氯化钠溶液
9、氧化钠与水反应
10、氧化钠与二氧化碳反应
11、氧化钠与盐酸反应
12、过氧化钠与水反应
13、过氧化钠与二氧化碳反应
14、过氧化钠与盐酸反应
15、过氧化钠与二氧化硫反应*
16、过氧化钠投入品红溶液，现象是
17、氢氧化钠溶液与氯气反应
18、氢氧化钠溶液与氧化铝反应
19、碳酸氢钠受热分解
20、镁与氯气反应
21、镁与硫反应
22、镁与氮气反应
23、镁与二氧化碳反应
24、镁与水反应
25、电解熔融氯化镁
26、铝与氯气反应
27、铝与硫反应
28、铝与氧化铁反应
29、铝与氢氧化钠溶液反应*
30、电解制铝单质*
31、灼烧氢氧化铝
32、氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应
33、偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳*
34、氯化铝溶液滴加过量氨水*
35、氯化铝溶液与偏铝酸钠溶液反应*
36、偏铝酸钠和氯化铁混合溶液双水解
37、铁在氧气中点燃
38、铁与硫单质反应*
39、铁与碘单质反应
40、铁在氯气中点燃
41、铁与水蒸气反应*
42、氧化亚铁与稀硝酸反应
43、四氧化三铁与稀硝酸反应
44、氧化铁被一氧化碳还原
45、氢氧化亚铁被氧化
（现象）
46、氢氧化铁与碘化氢反应
47、氢氧化铁受热分解
48、氢氧化铜受热分解
49、氯化铁与硫氰化钾反应*
50、制备氢氧化铁胶体
51、氯化铁与铜反应
52、氯化铁与铁反应
53、铁与浓硝酸反应
54、铁与浓硫酸反应
55、铁与稀硫酸反应
56、铁与稀硝酸反应
57、氯化铁与硫化钠反应（少量）
58、氯化铁与硫化钠反应（过量）
59、碱式碳酸铜受热分解
60、氯化铁与氨水反应
61、氯化亚铁与氨水反应
62、铜与浓硫酸反应*
63、铜与浓硝酸反应*
64、铜与稀硝酸反应*
65、碳与氧化铁反应*
66、硫酸铜与硫化氢反应*。