走出金屬活動性順序的教學誤區

王榮橋

（淄川區教研室 山東 淄博 255100）

金屬活動性順序是金屬化學性質的重要體現，也是初中化學學習的重要內容之一。 筆者在聽課調研中發現部分教師在教授該內容時存在一些認識誤區，從而對學生的學習產生了誤導，影響了學習效果和學習質量。 現對相關案例進行整理、分析，以期對大家的教學有所啟示。

誤區一：金屬與氧氣反應越劇烈，金屬活動性越強

金屬活動性順序是指金屬在水溶液中與其他物質發生反應的活動性順序，這與非溶液狀態下金屬的活動性并不完全一致［1］。

［教學案例1］ 教師講解金屬與氧氣的反應時，先是對前面知識學習時做過的金屬鎂、鐵、銅與氧氣反應的實驗進行了回顧，并陳述“許多金屬在一定條件下都能與空氣中的氧氣發生化學反應，生成相應的氧化物”。 生活經驗告訴我們：鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣反應，生成氧化鋁。 鋁在氧氣中燃燒的情況會是怎樣呢？ 教師于是演示了鋁粉在氧氣中燃燒的實驗：取少量鋁粉，均勻地鋪在濾紙上，再將濾紙卷起來，用坩堝鉗夾持，在酒精燈上點燃，迅速插入盛有氧氣的集氣瓶中，提醒學生觀察實驗現象：鋁粉在氧氣中劇烈燃燒，生成白色固體物質。

據此教師引導學生進行了分析：點燃的鎂條在空氣中就能劇烈燃燒，鋁、鐵在純氧中點燃才能劇烈燃燒，但是金屬鋁比金屬鐵燃燒劇烈、銅在加熱條件下才能夠與氧氣發生化學反應，在相同的條件下，金屬與氧氣中反應越劇烈，說明金屬的活動性越強。 對比鎂、鐵、銅、鋁分別與氧氣發生反應的實驗現象，我們便可以歸納出相關的金屬活動性：鎂﹥鋁﹥鐵﹥銅。

本案例中教師步入的教學誤區有兩點： 首先，金屬本身的性質、 金屬粉碎的程度 （與氧氣的接觸面積）、氧氣的濃度、溫度等都會影響金屬與氧氣反應的難易和劇烈程度。 案例中教師點燃的是鋁粉，對比的是鎂條在空氣中燃燒和鋁粉在純氧中燃燒的現象，以此得出“金屬鎂在空氣中比鋁更易點燃，說明鎂比鋁活動性強”的結論，顯然是不妥當的；其次，金屬活動性順序是指金屬在水溶液中與其它物質發生反應的活動性順序，這與非溶液狀態下金屬的活動性并不完全一致。 教師不可使學生把金屬在高溫下、非水體系中的表現與其在水溶液中表現出的金屬活動性強弱建立直接因果關系［1］。

誤區二：金屬與酸反應越劇烈，金屬活動性越強

從科學角度看，金屬與酸（或水）能不能反應，和金屬與其他金屬離子在水溶液中能否發生置換反應來判斷金屬的活動性是可以的，而根據金屬與酸（或水）反應快不快來判斷則是不科學的［2］。

［教學案例2］學習金屬與酸的反應，教師安排了如下的探究實驗：

將鐵片、銅片、鋁片、鎂片用砂紙打磨后，分別放入盛有同體積、同濃度鹽酸的四支試管中，觀察并記錄實驗現象。

學生通過實驗觀察、記錄實驗現象：四種金屬中，金屬鋁與鹽酸反應最劇烈，其次是金屬鎂，鐵絲與鹽酸反應的劇烈程度位居第三， 銅絲與鹽酸不反應，反應的現象如圖所示，于是得出四種金屬的活動性強弱是：鋁﹥鎂﹥鐵﹥銅。

本案例中學生通過實驗得出結論，本沒有什么錯誤，但學生得出的結論與課本中給出的結論卻是相悖的。 于是，教師把原因歸咎于學生實驗不認真、觀察不仔細，以至于得出了錯誤的實驗結論，四種金屬的活動性強弱應該是：鎂﹥鋁﹥鐵﹥銅，為什么事實與理論會出現較大誤差呢？

盡管本案例實驗中所用鹽酸的體積、濃度相同，鋁片、鎂片、鐵片大小相等、形狀也相同，且都經打磨除去了氧化膜， 但是Al3＋與Cl-存在有Al3＋＋4Cl-＝［AlCl4］－反應，大大加快了鋁片與鹽酸反應速率，以致得出“鋁的活動性最強”的實驗結論［2］，其實學生的觀察是認真的、學生的記錄是準確的，教師存在的教學誤區在于試劑的選擇上，實驗中使用了金屬鋁，教師又選擇了鹽酸，導致了實驗現象的“異常”。 若將鹽酸改用同濃度稀硫酸可以控制新生變量干擾［3］，從而得出“正確”的實驗結論。

在實際教學過程中， 許多教師往往從金屬與酸“能不能”反應和“反應快不快”兩個方面來判斷金屬的活動性。 在目前看來，根據金屬與水、酸等反應的劇烈程度來判斷金屬活動性強弱是不嚴謹的［2］。

誤區三：活潑金屬在酸溶液先與水發生反應

金屬與酸溶液發生化學反應的實質是，金屬失去電子變為金屬離子，而氫離子得到電子形成氫氣。

［案例3］學習金屬與鹽溶液的反應時，教師講到：活潑的金屬（如鉀、鈣、鈉）在鹽溶液中與水反應生成相應的堿和氫氣，堿再與鹽發生復分解反應，因此活潑金屬不能把鹽中的金屬置換出來。 如把金屬鈉投入到硫酸銅溶液中， 發生以下反應：2Na＋2H2O＝

課堂練習時教師展示了這樣一道習題：

題目：判斷下列化學方程式的正誤：

（1）把金屬鈉放入硫酸銅溶液中：2Na＋CuSO4＝Cu＋Na2SO4

（2）把金屬鈉放入鹽酸中：2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑

（3）把金屬鋅放入硫酸溶液中：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑

學生根據教師的點撥，很容易得知（1）、（3）是正確的，但老師告訴他們第（2）題也是正確的，并解釋道“鉀、鈉、鈣化學性質較為活潑，在酸溶液中，一般先與水反應，生成相應的堿和氫氣，堿后與酸反應生成相應鹽和水，并非像其他金屬一樣直接被酸中的氫離子氧化，……”。

聽到之后，心里便犯起了嘀咕：是不是自己聽錯了？ 詢問其他聽課老師，自己確實沒有聽錯；是不是教師講解時出現了口誤？ 詢問授課教師，得到了肯定的回答。 如果將文章中的酸溶液換成某些鹽的溶液呢？即改為：“鉀，鈉，鈣化學性質較為活潑，在鹽溶液中，一般先與水反應，生成相應的堿和氫氣，這句話成立，而后半句則不通了，看來不能隨意替換，但教師的答案卻讓我坐立不安、百思不得其解；事實上，較活潑的金屬與酸的反應，實質上是金屬失去電子被氧化為金屬離子，而酸中的氫離子得到電子被還原為氫氣的過程。 “金屬鈉在酸溶液中的反應本質是金屬鈉與氫離子的反應，在酸溶液中，水電離的氫離子很少很少了，可以忽略不計了（但并不等于沒有），金屬鈉投入到酸溶液中絕大部分的鈉是和酸中的氫離子的反應的。 ”因此把金屬鈉投入到鹽酸溶液中發生的反應應該是：2NaOH＋H2↑。 由此得知：活潑的金屬在酸溶液中首先與酸反應產生氫氣，待酸溶液耗盡后，金屬可以與水反應產生氫氣。 教師步入的教學誤區在于把金屬與酸的反應混同于金屬與鹽溶液的反應。

教師對金屬活動性順序的認識之所以產生誤區，是因為他們混淆了金屬性和金屬活動性兩個不同的概念，元素的金屬性指的是元素原子的性質，是元素的氣態原子失去電子變成氣態陽離子傾向的大小。 衡量元素金屬性強弱的定量標準通常是電離能（氣態原子失去電子變成氣態陽離子所需的能量）， 而用到較多的是則是第一電離能。 元素的電離能越小，表示氣態原子越容易失去電子，元素的金屬性越強；反之元素的金屬性越弱。 金屬活動性指的是金屬單質在水溶液中的性質，定量判斷標準是標準電極電勢［2］，標準電極電勢值越小，表示該金屬在水溶液中越易失去電子變成水合陽離子，其金屬活動性越強。

［1］ 盧巍. 義務教育課程標準實驗教科書化學 （九年級全一冊）教師教學用書[M]. 濟南：山東教育出版社，2007

［2］ 喬國才. 金屬活動性順序的變遷研究——從人教版《義務教育教科書·化學》（九年級下冊）修訂談起[J]. 中學化學教學參考，2013，（4）：50-51

［3］ 王先鋒. 高中化學常見對比實驗中新生變量與控制[J]. 中學化學教與學，2013，（1）：57