金屬活動性順序有關試題的兩個誤區

■張英

在中學化學教學中經常要利用金屬活動性順序來解釋金屬參與化學反應的現象。但很多有金屬參加的化學反應所呈現的現象與金屬活動性順序似乎不符。這就要求教師要對金屬活動性順序的概念及其應用有深入的了解，才能給學生提供正確的解釋。

現行中學教科書中的金屬活動性順序表是按金屬在水溶液中形成穩定的低價陽離子的標準電極電位由小而大的順序排列而成的。它表示了金屬固體在水溶液中形成水合離子的能力由大到小的順序，即表示了金屬活動性大小的順序。元素的金屬性和金屬的活動性是既有聯系又有一定差別的兩個不同的概念，但在歷年的中考題中，有的題目將二者混為一談，對老師、學生存在一定的誤導作用。

誤區一：金屬與氧氣反應越劇烈，金屬活動性越強

例1（2014年牡丹江市中考試題）下列關于金屬的敘述與金屬活動性順序無關的是（ ）

A.不用鐵制容器配制波爾多液（含有硫酸銅）

B.真金不怕火煉

C.用稀硫酸識別黃銅（銅鋅合金）假冒的黃金指環

D.鋁制品比鐵制品更耐腐蝕

【解析】該題給出的正確答案是D。鋁制品抗腐蝕能力比鐵強是因為鋁在常溫下與氧氣反應生成一種致密的氧化鋁膜覆蓋在其表面，阻止了里層的鋁進一步被腐蝕，這與其金屬活動性無關。但筆者認為B選項也值得商榷。

很多教師在這里存在一個誤區，認為金屬與氧氣反應越劇烈，金屬活動性越強。中學課本中對于金屬和氧氣的反應是作為金屬的一個化學性質進行單獨描述的。并在該板塊下對其進行如下總結：鐵、銅在常溫下幾乎不與氧氣反應，但在高溫時能與氧氣反應?！罢娼鸩慌禄馃挕闭f明金即使在高溫時也不與氧氣反應。從上述實驗事實可以看出，鎂、鋁比較活潑，鐵、銅次之，金最不活潑。

這里的活潑指的是元素的金屬性。元素的金屬性指的是元素氣態原子失去電子變成氣態陽離子趨勢的大小。判斷元素金屬性強弱的定量標度應該是電離能，影響電離能的主要因素是原子半徑、有效核電荷和電子所處的狀態。元素的電離能越小，表示氣態原子越易失去電子，元素的金屬性越強。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。所以，“真金不怕火煉”也不能用金屬活動性順序來解釋，它是與元素的金屬性有關。

誤區二：金屬與酸反應越劇烈，金屬活動性越強

例2（2014年貴州遵義市中考試題）下列有關事實不能用金屬活動性順序解釋的是（ ）

A.鐵能將銅從硫酸銅溶液中置換出來

B.鋁制品抗腐蝕能力比鐵制品強

C.不能用金屬銅與稀硫酸反應制取氫氣

D.相同條件下，鎂和鋅與稀鹽酸反應的劇烈程度

【解析】該題給出的正確答案是B，理由在上一個例題中已經分析過。但筆者認為D選項也值得商榷。我們并不能僅僅根據金屬與酸反應的劇烈程度來判斷金屬的活動性順序。

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。金屬活動性順序是以標準電極電位(Eo)作為衡量標準。它反映了金屬固體在水溶液中形成水合離子的能力。Eo值僅從熱力學的角度表明反應進行的趨勢和程度，而反應速度是從動力學角度表明反應速度的快慢。兩者之間并沒有必然聯系。所以用反應速度作為衡量金屬活動性強弱的依據從嚴格意義上說是不科學的。

例3（節選）（2013年湖南婁底市中考試題）小聰同學家新換了水龍頭，從說明書上了解到該水龍頭是銅質鍍鉻。好奇的小聰想探究鉻（Cr）與常見金屬鐵、銅的活動性強弱，邀請你一同參加。

【作出猜想】

猜想 1．Cr＞Fe＞Cu；猜想 2．Fe＞Cu＞Cr；猜想 3． 你的猜想是_________。

[設計實驗]

小聰同學取大小相等的三種金屬片，用砂紙打磨光亮；再取三支試管，分別放入等量的同種稀硫酸。

【結論與解釋】

小聰得到的結論是猜想_______正確。

【解析】該題“結論與解釋中”正確答案是猜想1正確。即通過鉻片比鐵片在酸中產生氣泡快得出金屬鉻比金屬鐵活動性強，進而得出猜想1正確。但是金屬與酸的反應速率其實與金屬的活動性沒有必然聯系。

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，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，用反應速度作為衡量金屬活動性強弱的依據從嚴格意義上說是不科學的。