1、元素化合物知識教學中的存在的問題和解決策略1、存在的問題高三學生在復習元素化合物知識教學吋，仍存在著好多問題，如：如何用金屬活動順 序表來貫穿金屬元素的化學性質、反應特性及活潑性的異常？如何推知金屬元素和其它元素 化和后的產物？如何運用金屬活動性順序表來記憶、推知金屬元素的保存、用途、和其它 化合物反應的難易？等等。二、解決策略需要老師貫穿引導、以點帶面、以簡推繁、充分運用規律性來推理、推知常見金屬元 素和重要金屬元素的一般性質和特性。三、教學設計問 題：金屬活動順序表的排列依據是什么？知識梳理：回憶鉀、鈣、鈉與水反應的現彖、劇烈程度；金屬之間的置換反應，并回 憶那些置換反應能發生，那些不能發

2、生；金屬元素在反應中的特殊現象和難易程度等。cu(no3)3 + ag不反應sn+ pb2+sn2+ + pb例析：nakcaal+h2o-與水反應緩慢naoh t kohca(oh)2+ h2t（劇烈）（爆炸）（反應緩慢）fecusoq (溶盜feso4丄cu+ _>icu十agno3cu(no3)3agfeso1+cu不反應（隨濃度變化反應向不同方向進行）栓 釋：大多數化學反應都是在水溶液中進行的，為了衡量水溶液中金屬活動性強 弱經研究建立了金屈活動順序表。早期的金屈活動順序表是根據置換反應 速度排列的，由于它只是定型試驗的結杲，缺乏嚴格的定量尺度。而現在 通用的金屬活動順序表，是根

3、據金屬在水溶液中生城低價穩定的簡單離子 的標準電極電勢（e*）即電對還原金屬元素（m）能力順序排列的，還原 能力越強（即e*越小）該金屬就越活潑。現在，初高中所使用的金屈活動順序表就是依據還原能力大小排列的： k ca na mg al zn fe sn pb （h） cu hg ag pt au金屬活動性由強逐漸減弱注意事項：1、金屬活動性順序只適用于以水溶液為體系的上述反應，對非水體系則不適用。因為，金屈在化學反應中的活潑性與反應條件有關，反應條件不 同，金屬的活潑性也就不同。例如，在873k, 一些金屬與氧結合的還原 能力由強到弱的順序是：ca mg al ti si mn （na） c

4、r （zn） w fe h2 c （ni） （cu） 也就是說，高溫干態與常溫濕態（水溶液）時金屬的活潑性強弱不同。2、金屬活動性順序表只能比較通常的純金屬在標準狀態下，在水溶液中形 成低價穩定的簡單離子的活潑性順序，脫離這兩個條件的限制，金屬活潑性 順序也就不一定是這樣了。女口：上述例析屮最后一個反應在接近標準狀態下正向進行，但當+遠大于pb?+濃度時，可反向進行。又如：大家都知道，在通常情況下，根據金屬活動性順序表，銀不能從 稀酸中置換出氫氣。然而，銀粉卻能從氫碘酸中置換出氫即：ag +2hi（水溶液）=2agij + h2t這主要是生成了難溶的碘化銀沉淀，大大降低了溶液屮銀離子的濃度，

5、銀的還原能力（ag+/ag的電極電勢值減小）增強，因而該氧化還原反應能 夠進行，只是反應的速度較一般的反應緩慢（因有難溶物覆蓋在金屬表血）。再如：在通常情況下銅不能從酸中置換出氫，但在加熱的情況下，銅卻 能和濃鹽酸發生下列反應：a2cu + 8hc1 =2h2+ h2 t這是因為生成了穩定的cucw2-配離子，大大降低了 cu?+離子濃度，銅 的還原能力和活潑型增強，在加熱的情況下與濃鹽酸反應放出氫氣。3、金屈活動的順序只是從熱力學角度指出氧化一一還原反應（置換反應）進 行的可能性和趨勢大小，而不能考慮反應的具體細節，也不能說明反應實現的 快慢程度。如:（1）鉛：在金屬活動性順序表中它排在蛍前

6、面，理論上講，它活潑性不如鉀 鈣鈉，不能從水中置換出氫，但能從酸中置換出氫，而我們在作鉛與稀硫酸反 應的試驗時，發現這個反應不能進行下去，原因是反應生成的硫酸鉛不溶于水, 沉淀在鉛的表而，從而組織了該反應的進行。（2）鈉：鈉在金屬中屬于活潑性強的元素，僅次于鈣，理論上，能置換出金屬 活動順序表中它以后的金屬。但在鈉與硫酸銅水溶液反應吋，看不到單質銅生 成。這是因為鈉活潑到能從水屮置換出氫，當鈉接觸到硫酸銅溶液時，鈉先于 水發生了反應：2na + 2h2o = 2 na oh + h2 ?然后生成的氫氧化鈉再與硫酸銅溶液進行如下反應：2naoh + 2c11so4= cu2（oh）2 so41+

7、 na?so4當naoh的濃度很大時則發生：2na oh + cu so4 = cu （oh）；+na2so4看來鈉與水反應要比鈉與硫酸銅的反應快得多，因而出現這等現象。 在中學化學中，這樣的問題還很多，以后遇到再詳述。總之，金屬活動順序表是有條件的、辯證的，而不是機械的、僵死的。 因此運用金屬活動順序表時，必須根據具體環境、具體情況具體分析，才能得 出正確的結論。延伸問題：1、在金屬活動順序表屮，哪些金屬與水反應？哪些金屬與酸反應？哪些金 屬與鹽溶液反應？（總結規律）我們知道，金屬活動順序表是根據嚴格測定元素電極電勢的科學數據得 來的，具有可靠性。限于我們現在的知識層面，不宜過深探討。理論上

8、ec值小于0.41伏的金屬都能與水發生置換反應而放出氫氣。在金屬活動順序 表中，鐵及其以前的金屬都能匚水反應，只是反應條件和反應的劇烈稈度不 同。鎂和鋁在除掉氧化膜后，在加熱條件下與水緩慢反應。反應生成物中， 除氫氣外，另一產物都是氫氧化物或氧化物。鋅和鐵只有在高溫條件下才與 水蒸氣反應，生成zno或fe3o4,并放除氫氣。金屬與酸反應也是氧化還原反應,其屮與非氧化性(如鹽酸、稀硫酸) 的酸反應屬于置換反應。由于酸中氫離子濃度比水大，故金屬與其反應比與 水反應要劇烈，理論上鉛及其以前的金屬均能與酸反應置換出酸中的盤。具 體為：k ca namg al zn tesn pb反應劇烈反應迅速反應緩

9、慢金屬與鹽溶液的反應比較復雜,在金屬活動性順序表屮鉀、鈣、鈉與鹽溶 液反應吋，實際上是金屬先與水反應。如在上述注意事項中問題3 (2)中 的金屬鈉與硫酸銅溶液的反應，即將金屬鈉投入到硫酸銅溶液中，鈉即與水 迅速發生氧化還原反應生成na oh,同時放出氫氣，隨著反應的進行,na oh 的濃度增大，生成的na oh就與cu so4發生反應，生成堿式硫酸銅 cu2(oh)2 ( so4)沉淀；當na oh的濃度很大時就生成了 cu(oh)2(；若 na oh過量時，則cu(oh)2 j還會溶解生成深藍色的四盤合銅酸鈉 na2 cu(oh)4溶液。na? lcu(oh)4是個絡合物，不在我們現在學習的

10、范 圍，因而只作了解。鎂、鋁、鋅和鐵在不活潑金屬的鹽溶液中主要是發生金屬置換反應。女口： fe + cu so4 = fe so4 + cu j在活潑金屬的鹽溶液或易水解金屬離子的鹽溶液中則發生非置換反應的 氧化還原反應。如鎂與三氯化鐵溶液反應：當鎂粉不足時發生：4mg+ 4feci3 + 6h2o = 4mgci2 + 2feci2 + 2fe(oh) 3|+ 3h2 t 反應 當鎂粉過量時發生：6mg+ 4feci3 + 6h2o = 6mgci2 + 2fe+ 2fe(oh) 3|+ 3h2 t 反應 因此，鎂、鋁、鋅不能把鐵從鐵鹽中置換出來。錫、鉛和銅與鹽溶液除發生為數不多的金屈置換反

11、應外，還發生類似下列氧化一還原反應。如:sn+2fe3+=sn2+2fe2+pb+2fe3+=pb2+2fe2+cu+2fe3+=cu2+2fe2+汞與銀鹽溶液發生的置換反應，生成物不是hg茜，而是hg2?+離子。如： 2hg + 2agno3 =hg2（no3）2+ 2ag j至于銀、鉗、金，都不與鹽溶液發生置換反應和其它氧化一一還原反應。 【說明】：按金屬活動順序表，氫氣能將排在氫后的金屬從其鹽溶液中置 換出來，但在通常情況下這類反應不易實現，如果設法在不生成沉淀的情 況下，使上述鹽溶液中的ft離子的濃度盡量降低，則上述置換反應將可發 生。例如，在cu s04溶液中滴入適量的na oh并通

12、以氫氣流，則有金屬 銅和氧化亞銅析出，反應的化學方程式為：2cu so4 + h? = cu 2so4 + h2 so4 cu 2so4 + na oh = cu 2o + nahso4 cu 2so4 + h?= 2cu + h2 so42、金屬性和金屬活潑性有什么區別？如何衡量金屬性和金屬活潑性的強弱？ 金屬性和金屬活潑性似乎是同一個概念，實際上兩者的含義是不同的。 金屬性是指金屬元素的原子在化學反應中失去電子成為金屬陽離子的性質。 金屬元素越易失去電子，則它的金屬性越強。金屬活潑性是指金屬單質在化學 反應小氧化還原能力的強弱。金屬單質越易被氧化，其還原能力越強，則它的 金屬活潑性越強。【

13、栓釋】由于金屬的還原能力表現為其元素原子失去電子的傾向，因此金屬性 和金屈活潑性有著密切關系。如：鉀和鈉都是典型的金屈，按照元素失電子的 傾向和單質還原能力，它們的金屬性以次增強，金屬活潑性也以次增強，兩者 有一致的正辯關系。但是單質的還原能力除與其元素的原子結構有關外，還與 其分子結構和晶體結構等因素有關，因此，金屬性強的不一定其金屬活潑性也 強，反之也是如此。如：鋅和鉛比較，鋅的金屬活潑性比鉛強（按電極電勢值）, 但鋅是典型的兩性元素，它的金屈性反比鉛弱（按電離能值）。因此，金展性和 金屬活潑性是密切聯系但又并不完全相同的兩個概念。a、衡量金屬性強弱的尺度衡量金屬性強弱的尺度是元素的電離能

14、。（電離能是指從處于基態的氣態原子 屮去掉電子把它變成氣態陽離子所需要克服核電荷的吸引力而消耗的能量）。金 屈元素的電離能越大，表示金屈原子失去電子的能力越小，金屈性越弱；反之 電離能越小，表示失去電子的能力越大，金屬性越強。基于電離能的實驗測定 可以獲得相當準確和完全的數據，因此電離能就成為衡量金屬性強弱的一種常 用標度。但是，需要說明的是：電離能是在一種特殊條件下（高溫氣相）實現 的反應所測得的數據，因而應用電離能來衡量金屬的金屬性強弱時要注意它的 適用范圍。通常的判斷方法 中學化學的金屬性強弱關系是建立在元素周期律基礎上的，一般來說，我們 可以從元素的單質跟水或酸反應置換出盤的難易，元素

15、氧化物的水化物（氧化 物間接或直接跟水生成的化合物）一一氫氧化物的堿性強弱來判斷元素金屬性 的強弱。并總結出這樣的規律：同一周期元素從左到右金屈性逐漸減弱，同一 主族元素從上到下金屬性逐漸增強。根據主族元素遞變規律建立的金屬性強弱 標度，也不失為一種金屬性強弱關系比較的使用標度。但這種標度只限于主族 元素，對于副族元素就失去意義了。 從元素的單質跟水或酸反應置換出氫的難易來判斷金屬性的強弱。（但這種尺度并非一定可靠，有時會受反應物狀態和動力學因素的影響，只是一種經驗性規 律，使用吋要注意它適用的范圍）。b、衡量金屬活潑性的尺度反應非常劇烈，鈉熔成小球，浮在水面， 迅速旋轉運動，生成的氫氣燃燒起

16、來。鈣與水雖能反應，但不及鈉劇烈，并fl鈣沉 于底部。衡量金屈活潑性的尺度是測得的電極電勢值，金屈的電極電勢值越小，該金屬 就越活潑，反z,就越不活潑°3、在金屬活動性順序表中，鈉為什么排在鈣之后？【實驗】鈉+ 水 >鈣鈣比鈉活潑的原因:a、鈣的標準電極電勢（可從表中查得）小于鈉的，因而其 還原能力比鈉強，故其活潑型比鈉強。b、鈣比鈉容易離子化，其水合能（形成 水和離子所放出的能量）比鈉大更易形成水合離子，因而鈣的活潑性比鈉強。實驗現象解釋:a、鈣的熔點高（"18k）,鈉的熔點低（370.9k）,鈉與水反應 時放出的熱量足可使鈉熔化成液體，而鈣與水反應時放出的熱量不足

17、以使鈣熔化。 當然，固體與水接觸的面積不如液體大，故鈉比鈣反應劇烈。b、鈣的密度比鈉 大，在反應中鈉浮在水面，而鈣沉于水底。c、ca（oh）2的溶解度比naoh小，使ca（oh）2沉淀覆蓋 在鈣的表面上，使鈣不與水接觸。這幾種因素都使鈣與水反應進行得較緩慢，因而 造成一種鈉比鈣要活潑的假象。4、為什么純金屬（如純鋅）反而不易和酸反應？這是因為含雜質很少的純金屬（如純鋅）與酸反應時，反應開始進入溶液的zn姑 受到鋅表面的負電荷（電子）的吸引，在鋅周圍形成一層帶正電荷的離子層，使 h+不易接觸鋅取得電子而形成氫氣，因而反應不能迅速進行。如果鋅中含有比鋅不活 潑的雜質（如銅、鉛、耙等）則在溶液中形成

18、微小原電池。在鋅負極上：zn e >zn2+在雜質正極上：2h+2e >h2th+不在負極鋅上和鋅離子爭空間，可在鋅離子稀少的雜質止極上很快得到電子形 成氫氣放出，因而反應迅速。可見，要提高純金屬與酸反應的速度，可在酸溶液中加入幾滴比鋅不活潑的雜質 離子溶液。5、什么叫金屬的“鈍化” ？金屬與空氣屮的氧作用（如鋁在空氣屮）或與強氧化劑作用（如鐵放在濃硝酸屮）, 使金屬表面生成一層致密的氧化膜，大大降低了金屬本身的化學活動性，耐腐蝕性大 大增強的現象，-般稱之為金屬的“鈍化”。6、ta族堿金屬在空氣中燃燒時生成的產物各是什么？鋰li2o（氧化鋰）鈉點燃w2o2（過氧化鈉）鉀+02&g

19、t; ko2（超氧化鉀）rbo2（超氧化鎖1）csc)2（超氧化艷）7、鎂帶在空氣中燃燒時為什么發出耀眼的強光？鎂燃燒時生成那些產物？燃燒吋，固態鎂氣化成鎂原子需要吸收能量，鎂原子失去電子變成鎂離子需 要吸收能量；氧氣分子離解成原子需要吸收能量，氧原子得到電子變成氧負離子也要 吸收能量。因此，鎂燃燒時，需要吸收能量，按說應該不斷地加熱才會燃燒。 但是，鎂和氧結合成氧化鎂，氧化鎂組成晶體將放出大暈的晶格能。由于形成晶體所 放出的能量大大超過過程中所吸收的能量，因此，鎂在燃燒時釋放出大量的熱而獲得 高溫，從而使燃燒后生成氧化鎂在高溫下發出強烈的白光而耀眼。鎂在空氣中燃燒時生成多種產物：02點燃 m

20、go （俗稱苦土）mg +c02> mgo + cn2mg3n2 （氮化鎂）&為什么般金屬在塊狀吋都具有金屬光澤，并呈現一定的顏色，而在粉末狀態 時多呈灰黑色？物質表面所呈現的各種顏色是與多方面因素有關的，但首先取決于物質本身所具有 的光學性質。即吸收或反射光的波長所決定的。我們知道，白光是由各種波氏不同的光組成的，當光照射到物質上之后，可以產生 下列一些情況： 使可見光全部透過，物質是無色透明的； 使可見光全部吸收，物質顯黑色； 使可見光全部反射，物質顯白色； 兒乎同等程度地吸收各種波長的可見光，物質顯灰色； 有選擇地吸收可見光譜中某些波長的光，而其余波長的光波就組合起來使物質呈 現了顏色，其色和被吸收的那部分光的顏色互補。一般金屈都有足夠平滑的表面，對可見光的反射差不多都在70%以上，所以呈現銀 口色的光澤。而多數金屬對可見光譜屮各種光線的吸收都接近于相等程度，所以多數金 屬呈現銀灰色。但金屬光澤只有在足夠平滑的金屬表面上才能顯現。如果將金屬粉碎成極細的顆粒 時，由于它們的