走出金屬活動性順序的教學(xué)誤區(qū)

王榮橋

（淄川區(qū)教研室 山東 淄博 255100）

金屬活動性順序是金屬化學(xué)性質(zhì)的重要體現(xiàn)，也是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一。 筆者在聽課調(diào)研中發(fā)現(xiàn)部分教師在教授該內(nèi)容時存在一些認(rèn)識誤區(qū)，從而對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了誤導(dǎo)，影響了學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。 現(xiàn)對相關(guān)案例進(jìn)行整理、分析，以期對大家的教學(xué)有所啟示。

誤區(qū)一：金屬與氧氣反應(yīng)越劇烈，金屬活動性越強(qiáng)

金屬活動性順序是指金屬在水溶液中與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的活動性順序，這與非溶液狀態(tài)下金屬的活動性并不完全一致［1］。

［教學(xué)案例1］ 教師講解金屬與氧氣的反應(yīng)時，先是對前面知識學(xué)習(xí)時做過的金屬鎂、鐵、銅與氧氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的氧化物”。 生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們：鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣反應(yīng)，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(shí)驗(yàn)：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(diǎn)燃，迅速插入盛有氧氣的集氣瓶中，提醒學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋁粉在氧氣中劇烈燃燒，生成白色固體物質(zhì)。

據(jù)此教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了分析：點(diǎn)燃的鎂條在空氣中就能劇烈燃燒，鋁、鐵在純氧中點(diǎn)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在相同的條件下，金屬與氧氣中反應(yīng)越劇烈，說明金屬的活動性越強(qiáng)。 對比鎂、鐵、銅、鋁分別與氧氣發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們便可以歸納出相關(guān)的金屬活動性：鎂﹥鋁﹥鐵﹥銅。

本案例中教師步入的教學(xué)誤區(qū)有兩點(diǎn)： 首先，金屬本身的性質(zhì)、 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(yīng)的難易和劇烈程度。 案例中教師點(diǎn)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(xiàn)象，以此得出“金屬鎂在空氣中比鋁更易點(diǎn)燃，說明鎂比鋁活動性強(qiáng)”的結(jié)論，顯然是不妥當(dāng)?shù)?；其次，金屬活動性順序是指金屬在水溶液中與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的活動性順序，這與非溶液狀態(tài)下金屬的活動性并不完全一致。 教師不可使學(xué)生把金屬在高溫下、非水體系中的表現(xiàn)與其在水溶液中表現(xiàn)出的金屬活動性強(qiáng)弱建立直接因果關(guān)系［1］。

誤區(qū)二：金屬與酸反應(yīng)越劇烈，金屬活動性越強(qiáng)

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

［教學(xué)案例2］學(xué)習(xí)金屬與酸的反應(yīng)，教師安排了如下的探究實(shí)驗(yàn)：

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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：四種金屬中，金屬鋁與鹽酸反應(yīng)最劇烈，其次是金屬鎂，鐵絲與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度位居第三， 銅絲與鹽酸不反應(yīng)，反應(yīng)的現(xiàn)象如圖所示，于是得出四種金屬的活動性強(qiáng)弱是：鋁﹥鎂﹥鐵﹥銅。

本案例中學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，本沒有什么錯誤，但學(xué)生得出的結(jié)論與課本中給出的結(jié)論卻是相悖的。 于是，教師把原因歸咎于學(xué)生實(shí)驗(yàn)不認(rèn)真、觀察不仔細(xì)，以至于得出了錯誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，四種金屬的活動性強(qiáng)弱應(yīng)該是：鎂﹥鋁﹥鐵﹥銅，為什么事實(shí)與理論會出現(xiàn)較大誤差呢？

盡管本案例實(shí)驗(yàn)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(jīng)打磨除去了氧化膜， 但是Al3＋與Cl-存在有Al3＋＋4Cl-＝［AlCl4］－反應(yīng)，大大加快了鋁片與鹽酸反應(yīng)速率，以致得出“鋁的活動性最強(qiáng)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論［2］，其實(shí)學(xué)生的觀察是認(rèn)真的、學(xué)生的記錄是準(zhǔn)確的，教師存在的教學(xué)誤區(qū)在于試劑的選擇上，實(shí)驗(yàn)中使用了金屬鋁，教師又選擇了鹽酸，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“異?！?。 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(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在實(shí)際教學(xué)過程中， 許多教師往往從金屬與酸“能不能”反應(yīng)和“反應(yīng)快不快”兩個方面來判斷金屬的活動性。 在目前看來，根據(jù)金屬與水、酸等反應(yīng)的劇烈程度來判斷金屬活動性強(qiáng)弱是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模?］。

誤區(qū)三：活潑金屬在酸溶液先與水發(fā)生反應(yīng)

金屬與酸溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是，金屬失去電子變?yōu)榻饘匐x子，而氫離子得到電子形成氫氣。

［案例3］學(xué)習(xí)金屬與鹽溶液的反應(yīng)時，教師講到：活潑的金屬（如鉀、鈣、鈉）在鹽溶液中與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿和氫氣，堿再與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，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(fā)生以下反應(yīng)：2Na＋2H2O＝

課堂練習(xí)時教師展示了這樣一道習(xí)題：

題目：判斷下列化學(xué)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(xué)生根據(jù)教師的點(diǎn)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(xué)性質(zhì)較為活潑，在酸溶液中，一般先與水反應(yīng)，生成相應(yīng)的堿和氫氣，堿后與酸反應(yīng)生成相應(yīng)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(shí)沒有聽錯；是不是教師講解時出現(xiàn)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(xué)性質(zhì)較為活潑，在鹽溶液中，一般先與水反應(yīng)，生成相應(yīng)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(shí)上，較活潑的金屬與酸的反應(yīng)，實(shí)質(zhì)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(yīng)本質(zhì)是金屬鈉與氫離子的反應(yīng)，在酸溶液中，水電離的氫離子很少很少了，可以忽略不計(jì)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(yīng)的。 ”因此把金屬鈉投入到鹽酸溶液中發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)該是：2NaOH＋H2↑。 由此得知：活潑的金屬在酸溶液中首先與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，待酸溶液耗盡后，金屬可以與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。 教師步入的教學(xué)誤區(qū)在于把金屬與酸的反應(yīng)混同于金屬與鹽溶液的反應(yīng)。

教師對金屬活動性順序的認(rèn)識之所以產(chǎn)生誤區(qū)，是因?yàn)樗麄兓煜私饘傩院徒饘倩顒有詢蓚€不同的概念，元素的金屬性指的是元素原子的性質(zhì)，是元素的氣態(tài)原子失去電子變成氣態(tài)陽離子傾向的大小。 衡量元素金屬性強(qiáng)弱的定量標(biāo)準(zhǔn)通常是電離能（氣態(tài)原子失去電子變成氣態(tài)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(tài)原子越容易失去電子，元素的金屬性越強(qiáng)；反之元素的金屬性越弱。 金屬活動性指的是金屬單質(zhì)在水溶液中的性質(zhì)，定量判斷標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)電極電勢［2］，標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)。

［1］ 盧巍. 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué) （九年級全一冊）教師教學(xué)用書[M]. 濟(jì)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(wù)教育教科書·化學(xué)》（九年級下冊）修訂談起[J]. 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（4）：50-51

［3］ 王先鋒. 高中化學(xué)常見對比實(shí)驗(yàn)中新生變量與控制[J]. 中學(xué)化學(xué)教與學(xué)，2013，（1）：57