高中化学多知识模块衔接探析

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摘要：元素的金属性比较与高中化学多章节、多知识模块存在着有机衔接，也就是说比较元素的金属性可以从多角度、多方面，利用多个规律进行。本文将高中化学适用于比较元素金属性的方法进行归纳。

关键词：高中化学教学；金属性的比较；多知识模块；衔接

在高中化学学习中，直接或间接涉及比较元素金属性的内容在平时习题中或高考试卷中经常以不同形式呈现。如何准确地比较元素的金属性，如何有效利用元素金属性强弱的比较进行解题，往往是此类习题结题的关键。通过高中化学的学习，我们发现元素的金属性比较与高中化学多章节、多知识模块存在着这样或那样的有机衔接，也就是说比较元素的金属性可以从多角度、多方面，利用多个规律进行。本文将高中化学适用于比较元素金属性的方法进行归纳，做到金属性的比较与高中化学多知识模块进行有机衔接。

一、金属性的比较与金属活动顺序表、元素周期表、元素周期率内容的衔接

灵活运用金属活动顺序表口诀（钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢铜汞银铂金）来比较元素的金属性是最基本的比较方法，按活动顺序表的顺序金属的金属性由强到弱。但要注意，金属活动顺序表中金属的活泼性顺序是指金属与酸（或水）反应的能力，不是绝对的，不是适用于金属与任何溶液的反应（如碱），比如在NaOH等碱溶液中，Al要比Mg等金属活泼。由结构化学中的元素周期表和元素周期律知识我们明确了原子结构及性质的周期性变化，从而确定了元素性质的周期性变化，结合此变化规律就不难进行金属性的比较了。如：（1）同一周期从左到右，元素原子的半径逐渐减小，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；其对应的阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱。(金属性：Na>Mg>Al。（2）同一主族从上到下，元素原子的半径逐渐增大，原子的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；其对应的离子的氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强（金属性：Li<Na<K<Rb）。

二、金属性的比较与阳离子氧化性的衔接

金属性与阳离子氧化性的关系直接体现了粒子得失电子能力的互逆性。也就是说得电子能力强的阳离子所对应金属原子的金属性（失电子能力）肯定弱；反之，阳离子的氧化性（得电子）越弱，金属单质的金属性（失电子能力）越强。如：氧化性：Cu2+>Zn2+，还原性：Zn>Cu。此种方法经常应用于判断置换反应是否能发生的问题。

三、金属性的比较与客观实验事实的衔接

化学是一门以实验为主的学科，很多规律及结论往往可以通过实验事实来得出结论，并形成规律，如比较元素金属性的强弱就可以通过一些客观实验事实为依据。1.通过金属与水反应的条件或剧烈程度判断。从反应条件看，能与冷水反应的金属的活动性（如钠、钾）强于不能与冷水反应但能与热水反应的金属的活动性（如镁）又强于不能与热水反应但能与水蒸气反应的金属的活动性（如铁）还强于与水蒸气也不反应的金属的活动性（如铜、汞等）。从反应剧烈程度看，金属与水反应越剧烈，元素的金属性越强。如实验中，钠与冷水能较快较剧烈的反应（浮、熔、游、响），小块钾与冷水能快速反应，发生轻微爆炸，金属铷与水发生剧烈爆炸爆炸，炸碎发生装置玻璃水槽（安全起见，以视频为证），即金属性：Rb>K>Na。2.根据金属与酸反应的条件或剧烈程度判断。从反应条件来看，能与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸等)反应的金属的活动性强于不能与非氧化性酸(H+)反应但能与氧化性酸反应的金属；仅能与氧化性酸(浓H2SO4、HNO3)反应的金属的活动性强于不能与氧化性酸反应但你能与腐蚀性酸（王水）反应的金属的活动性。如：排在金属活动顺序表H前面的Zn、Fe、Al等能与非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）等反应；但排在金属活动顺序表H后面的Cu、Ag等不能与非氧化性酸盐酸、稀硫酸等发生反应，只能在一定条件下与氧化性酸（浓H2SO4、HNO3）发生反应；对于更不活泼的金属Au、Pt等既不能与非氧化性酸反应也不能与氧化性酸发生反应，只能与王水这样腐蚀性酸发生反应。比如，在高中讲解硝酸性质时，我们常常使用匈牙利诺贝尔化学奖得主乔治•德海韦西智藏金牌这个典故作为引课——为躲避纳粹士兵的搜查，乔治•德海韦西在波尔实验室用王水（体积HNO3:HCl=1:3）帮助德国化学家詹姆斯•弗兰克、马克思•劳厄将他们的诺贝尔金牌成功藏匿起来，由于金属金十分不活泼，很难用其他酸或者试剂将金溶解。乔治•德海韦西为两位德国化学家反对纳粹的态度助威，最终金牌安静的躲在了王水中，安全的躲过了搜查。此典故直接说明了金是一种很不活泼的金属，与真金不怕火炼这句谚语完全吻合。另外，我们还可以从反应剧烈程度来看，金属与酸反应越剧烈，则金属的金属性越强。3.通过置换反应现象判断。通过一些置换反应的现象我们可以判断出涉及元素金属性的强弱，相当于从氧化还原的规律说明（还原性：还原剂>还原产物）。如将铁钉插入到蓝色硫酸铜溶液中，我们会发现溶液颜色变浅（蓝色逐渐变绿），铁钉表面有红色金属铜析出，也就证明了铁能将铜从其盐溶液中置换出来，从而得出铁的金属性强于铜的结论。但我们如果将银针插入到蓝色硫酸铜溶液中，我们会发现溶液颜色始终是蓝色，银针表面没有任何变化，证明了银不能将铜从其盐溶液中置换出来，从而得出银的金属性弱于铜的结论。综上，以实验为依据，得出金属性：Fe>Cu>Ag。

四、金属性的比较与金属对应的最高价氧化

物对应水化物的碱性强弱的有机衔接在元素周期律中，金属的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强。通过客观事实和知识的积累，我们掌握了常见一些碱的碱性情况，LiOH<NaOH<KOH<RbOH，则有金属性：Li<Na<K<Rb。再如：以理论及常识为依据，我们知道，NaOH为强碱，Mg(OH)2为中强碱，Al(OH)3为两性氢氧化物，既碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，则有金属性强弱顺序为：Na>Mg>Al。

五、金属性的比较与原电池的电极反应原理的有机衔接

依据原电池原理，当两种金属和电解质溶液构成原电池时，负极金属失电子是电子流出的电极，正极金属是电子流人的极。相对于该电解质溶液，活泼性强的金属做负极，活泼性差的金属做正极，也就是说，通过原电池的构造可判断金属性：负极>正极。如我们研究基本原电池(Fe-Cu-HCl溶液原电池）时，会发现，Cu电极表面不断产生气泡，Fe电极不断溶解，根据电子的转移原理，Fe电极作为该原电池引发的一级（负极），由此，判断出金属性：Fe>Cu。再比如，理论联系实际，课堂上老师可以将原电池原理应用到生活实际中去解决一些问题。（1）怎样能避免常年行驶在海洋中轮船腐蚀的问题？由于船体本身是钢架结构，在海水中可构成无数个原电池，如果不避免，船体的腐蚀速度会很快的，造成极大的损失和危害。此时，引导学生向原电池原理方向思考，去避免船体本身做负极、让船体做正极，学生自然会想到在船体上接出活泼性强于铁的材料（Zn等），将船体保护起来。（2）怎样避免水库翻板坝闸门（含铁）的快速腐蚀？学生也可同样利用原电池原理及元素金属性强弱原理便可解决这一生产生活中实际存在的问题。闸门上连接活泼性强（强于铁）的金属，使含铁闸门作为正极被保护起来，便可做到耐腐蚀。以上两个例子，既是金属性的比较与原电池的电极反应原理的有机衔接，又将理论知识与实际应用进行了有机结合，帮助学生更好的理解和掌握知识点。

六、金属性的比较与电解原理的有机衔接

在电解池中，先得到电子的金属阳离子对应的金属单质的金属性弱。如，电解过程中阳离子的放电顺序为：Ag+>Hg2+>Cu2+>Zn2+(氧化性)，而元素金属性与之相反，既金属性：Ag<Hg<Cu<Zn。如，在粗铜的精炼实验中，我们以纯铜做阴极，粗铜做阳极。电解一段时间后，阳极粗铜的变化是Cu及比Cu活泼的Zn、Fe等金属失电子后以离子的形式进入到溶液中，而比Cu活泼性差的金属Ag、Pt等作为阳极泥沉淀下来。以纯铜做材料的阴极部分也发生了变化，主要发生的反应是Cu2++2e-=Cu,也就是说，纯铜表面又镀上了铜，从而达到粗铜精炼的目的。在实验探究的过程中，阳极部分的变化相对好理解一些，就是由于金属性强弱的原因。但对于阴极区域的变化，肯定会有学生产生质疑，为何溶液中的Zn2+、Fe2+不得电子，从而在纯铜表面析出金属锌和铁？那样不就得不到纯铜了嘛。此时，我们可以引导学生从金属阳离子的放电顺序（氧化性）方面进行科学解释，因为离子得电子能力：Cu2+>Fe2+>Zn2+,所以当溶液中有大量Cu2+存在时，是轮不到Zn2+、Fe2+得电子的，只能是Cu2+得电子，最后也就只有铜在阴极析出，得到的是纯铜。粗铜的精炼就很好的利用了金属性强弱的比较这一原理，可以对整个过程进行科学解释。

七、根据金属原子失电子吸收的能量（电离能）、不同单质与同一氧化剂的反应进行比较

元素的原子或离子得到或失去电子时必然伴随着能量的变化，就金属原子失电子而言，在一定条件下，失电子越容易，需要吸收的能量越少;失电子越难，需要吸收的能量越多，故可以根据金属原子在相同条件下失电子时需要吸收能量的多少（电离能）可判断金属元素的金属性强弱。如第一电离能：Na<Mg<Al,则金属性：Na>Mg>Al。

根据不同单质与同一氧化剂的反应进行比较，易反应的金属性强。如Fe3+是典型的氧化性离子，将足量的Zn投入到含Fe3+溶液中，反应进行的彻底，最终能置换出铁单质，2Fe3++3Zn=3Zn2++2Fe；当把足量的Cu投入到Fe3+溶液中，最终固体溶解，但不会析出铁单质，2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。由此，可得出结论，Zn的金属性强于Cu。总之，高中部分有关金属性的比较方法很多，我们要做到知识点的灵活运用，选择适当的答题方法。明确金属性的比较与高中化学多知识模块的有机衔接，从而做到知识运用的融会贯通。

作者:孙元成 单位:汪清县第四中学