关于金属活动性顺序的若干问题，本文主要内容关键词为：活动性论文,若干问题论文,顺序论文,金属论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在中学化学教学中经常要利用到金属活动性顺序来解释金属参与化学反应的现象，但很多有金属参加的化学反应所呈现的现象与金属活动性顺序不符，这就要求教师要对金属活动性顺序及其应用有深入的了解，才能给学生提供正确的解释。
1812年瑞典化学家贝采利乌斯基根据实验现象首先提出了金属活动性顺序的概念，后来俄国化学家贝开托夫又在大量实验事实的基础上进行系统研究之后，于1865年发表了金属置换顺序——金属活动性顺序表。
K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
此表一直使用了近百年。随着科学技术的发展，人们发现金属在水溶液中还原能力的大小与金属的标准电极电位数值的大小相关，于是人们据此重新排布了金属的活动顺序，成为现在的金属活动性顺序表。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
一、金属活动性顺序表反映了金属原子活动性大小的顺序，而不是金属性强弱的顺序
金属在水溶液中还原（失去电子）能力的大小与金属的标准电极电位数值的大小相关。
上述的电极反应与电极电位的数值表明：现行中学教科书中的金属活动性顺序表是按金属在水溶液中形成稳定的低价阳离子的标准电极电位由小而大的顺序排列而成的，它表示了金属固体在水溶液中形成水合离子的能力由大到小的顺序，即表示了金属活动性大小的顺序。
元素的金属性和金属的活动性是既有联系又有一定差别的两个不同的概念，前者常以元素的电离能（I）作为衡量标准，它反映气态原子失去电子形成气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。而后者是以标准电极电位（
）作为衡量标准，它反映了金属固体在水溶液中形成水合离子的能力。I与虽然都能反映金属元素失去电子能力的大小，但二者所处的环境不同，这显然是有区别的。正因为如此，在用I与分别表示元素的金属性与金属的活动性强弱时有时会出现不一致的情况。例如，碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520 kJ/mol、496 kJ/mol、419 kJ/mol、403 kJ/mol、376 kJ/mol，由此可知，气态锂原子最不容易失去电子。但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520 kJ/mol的热量，而钠形成水合离子时放出的能量为405 kJ/mol。Na的第一电离能为496 kJ/mol，而Ca的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ/mol、1145 kJ/mol，表明气态钠原子比气态钙原子更容易失去电子，更加活泼。但是，由于钙离子形成水合离子时放出的能量（1653 kJ/mol）远比钠离子形成水合离子时放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更容易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。
二、金属活动性顺序只适用于标准状态下
一般说来，金属活动性顺序表里前面的金属能将后面的金属从它们的盐溶液里置换出来，指的是在标准状况或离子浓度相近的情况下。所谓标准状况就是指25℃，离子浓度为1mol/L（严格说离子活度a=1），气体分压为一个标准大气压时的状况。若为非标准状况下，则上述规律就会被打破。
例如，在金属活动性顺序表中，Cu、Ag位于氢之后，标准状况下不能与非氧化的酸反应生成氢气。但在加热条件，Cu与浓盐酸、Ag与氢碘酸均可发生反应而生成
。
再例如，在标准状况下Sn和Pb的电极电位分别为-0.136 V和-0.126 V，所以Sn的活动性大于Pb，可以发生置换反应：
三、金属活动性顺序只适用于湿态而不适用于干态
根据金属活动性顺序的排布原则以及金属活动性的概念可知：使用金属活动性顺序表只能判断金属从水中和酸中置换出氢的难易及金属在盐溶液中发生置换反应的方向，而不适用于其他状态，即不能用它去说明一切涉及有金属单质参与的置换反应以及反应生成物。例如，根据金属活动性顺序表，不可能把Zn从化合物中还原出来，但在干态下就能实现此种变化。
再如，根据顺序表钾比钠活泼，但是在熔融状态下，利用二者熔点的差异，活泼性相对较小的Na可以将活泼性较大的钾从化合物中置换出来。
工业上就是利用这一反应制取金属钾。
四、金属活动性顺序只能判断金属与稳定存在于溶液中的低价阳离子、非氧化性酸之间的置换反应
五、金属活动性顺序只适于纯净的固体金属，因为金属的活动性与金属的纯度及其表面状态也有关系
例如：Al和Zn组成原电池时，根据电池理论Al应为负极，Zn为正极，但实验证明Zn是负极。其原因就是因为Al表面有一层致密的、绝缘的氧化膜，由于它的覆盖使铝的电极电位升高（由-1.67 V提高到-1.5V）而所致。
再如纯金块不溶于盐酸，但胶体状态的金可以溶解在盐酸中，这是由于在胶体状态时，金具有较大表面能所致。
六、金属活动性顺序表只能作为在溶液中进行的置换反应能否发生的判据，而不能作为反应速率大小的判据
按标准电极电位由小到大顺序排列出的金属活动性顺序表，只是从热力学的角度指出了氧化还原反应进行的可能性以及趋势的大小，应用它可以确定置换反应的方向和反应的产物。而反应速率属于动力学的问题，故不能用金属活动性顺序去判断金属与酸等反应的激烈程度，即不能用热力学的数据去说明动力学的问题。
诚然，在大多数情况下，活动性较强的金属与水、非氧化性酸反应较激烈，例如与水反应，在相同的条件下钾比钠激烈；与酸反应，在相同条件下Mg比Al激烈。但不要错误地认为这就是规律。因为影响反应速率大小的因素很多，很复杂，所以常有许多例外出现。
例如，在金属活动性顺序表中，Ca在Na之前，但是在相同条件下与水反应时，Na要激烈得多，这是因为Ca与水反应时生成了微溶的
覆盖在Ca的表面所致。
再如，在金属活动性顺序表中Zn位于Fe之前，但在相同条件下与稀
反应时，Fe比Zn激烈。这是由于氢在锌表面上的过电位比铁大所致。
总之，在进行《金属活动性顺序》教学时要注意其应用范围，要能够从理论上来解释与金属活动性顺序表不一致的现象，只有这样才能保证在教学中不传授错误知识，确保知识传授的准确性和科学性。