浅谈金属活动性、元素金属性、金属的还原性

张卫卫

金属的性质是中学化学学习中的重要内容之一，在中学阶段我们主要通过金属活动性、元素金属性以及金属的还原性三者来研究金属的化学性质.在中学教材中并没有给三者下完整的定义，也没有给与区别，而学生在学习金属的性质时这三者又经常交织在一起，使得学生在理解上造成很大的困扰.

最典型的例子就是在苏教版《必修2》中探究Na、Mg、Al三者金属性的时候，是通过观察这三种金属单质分别与水反应的剧烈程度，或分别与酸反应的剧烈程度来比较它们金属性的强弱，学生得出的元素金属性顺序关系与初中所学的金属活动性顺序表中的顺序是一样的，同样根据氧化还原反应原理得出的金属单质的还原性强弱顺序也是如此.使得很多学生认为金属活动性、元素金属性以及金属的还原性的变化是一致的，甚至认为它们是等同的误解，同时我们部分老师为降低难度也让学生认为它们是等同的.

因此笔者认为有必要对金属活动性、元素金属性、金属的还原性三者的关系进一步探讨和分析.

一、金属活动性、元素金属性、金属的还原性三者的衡量标准

1.金属活动性

上教版初三《化学》教材中将金属活动性顺序的叙述为人们通过实验和研究，总结出常见金属活动性顺序如下：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au

在金属活动性顺序中，排在氢前面的金属能与酸反应置换出氢气；活动性较强的金属一般可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来.

在大学教材中明确指出金属活动性是指金属单质在水溶液中形成水合阳离子的趋势大小，是按各金属单质与其在水溶液中形成的简单低价态离子所构成的电对的标准电极电势（Eθ）由小到大的顺序排列.Eθ值越小，其金属活动性越强；Eθ值越大，其金属活动性就越弱.

表1各金属的标准电极电势Eθ（V）

金属Li K Ca Na Mg Al Zn Fe

Eθ（V）-3.045-0.925-2.866-2.714-2.363-1.662-0.7628-0.4402

金属SnPbHCuHgAg PtAu

Eθ（V）-0.136-0.1260.000+0.337+0.788+0.7991+1.20+1.498

2.元素金属性

在苏教版《必修2》中对于元素金属性判断的依据是：通常情况下，元素金属性越强，它的单质越容易从水中或酸中置换出氢气，其最高价氧化物的水化物的碱性越强.

在大学教材中明确指出元素金属性指的是金属的气态原子失去电子变成阳离子的趋势的大小.判断元素金属性强弱的定量标准是电离能，电离能的大小主要决定于原子的核电荷、半径和电子层结构.核电荷数越大，半径越小，电子层结构越稳定，电离能也越大，元素金属性越弱.

表2各金属的第一电离能I1 （kJ·mol-1）

金属LiKCaNaMgAlZnFe

I1520419590496738578906759

金属SnPbHCuHgAgPtAu

I170971613127461007731870890

3.金属的还原性

在苏教版《必修1》对于还原性的描述如下：“在氧化还原反应中，失去电子的物质是还原剂，还原剂发生氧化反应，表现[HJ1.35mm]出还原性.”也就是说明还原性是表示物质失电子的能力.金属的还原性完整说应该是金属单质的还原性，金属单质在氧化还原反应中失电子的能力.

二、金属活动性、元素金属性、金属的还原性的区别和联系

1.金属活动性与元素金属性

金属活动性是用标准电极电势来衡量金属单质在水溶液中失去电子形成水合阳离子的趋势.元素金属性却是用电离能来衡量金属的气态原子失去电子变成阳离子的趋势.从定义中我们可以得出两者的研究对象和研究条件不一样，但都是表示一种失电子的趋势，所以我们可以说两者变化趋势有一定的相似性，但注意两者不能混为一谈.

例如从标准电极电势值看Eθ（Na+/Na）=-2.714 V，Eθ（Ca2+/Ca）=-2.866V，活动性顺序是Ca>Na.再从电离能的角度看Na（496 kJ·mol-1）Ca.从中我们可以得出Na和Ca的活动性、金属性不等同.

通过以上的定义分析和例子说明我们不难看出金属活动性与元素金属性是两个不同概念，所以不可将“金属活动性顺序表”简称为“金属性顺序表”.

2.金属活动性与金属的还原性

根据金属活动性顺序表可知位于前面的金属可以置换后面的金属：

如Fe+Cu2+Fe2++Cu.根据氧化还原反应原理，还原剂的还原性强于还原产物的还原性，可以得出还原性Fe>Cu.从而可以得出根据金属活动顺序表来推测金属的还原性强弱是可以的.

当然，此时讨论的金属活动性是在水溶液条件下，若条件发生改变，两者就不能等同.例如制取钾的现代工业上常采用的方法是760-880℃高温熔融状态下利用Na置换出K：Na+ KClK+NaCl.根据氧化还原反应原理此时Na的还原性强于K，但金属活动性是K在Na的前面，两者相矛盾.

综上所述，金属单质在水溶液中发生置换反应时的金属的还原性与金属活动性变化是一致的.在中学阶段所学的反应主要是在水溶液中进行的，所以我们可以借助金属活动性来判断金属单质还原性的强弱.

3.元素金属性和金属的还原性

元素金属性和金属的还原性实质都是失电子，但描述的对象不同，元素金属性的对象是气态金属原子，而金属的还原性研究对象是金属单质.元素的性质和单质的性质不能混为一谈，因为金属单质不是原子的简单聚集，而是由原子直接组成的晶体，原子间已存在金属键，要使金属原子参加反应就要破坏金属的晶格.所以金属键的强度是影响金属单质性质的重要因素.我们决不能只对比单个原子的基础推测出单质的性质.

例如，根据元素周期律，碱金属元素，自上而下金属性依次增强，锂元素的金属性应该最弱，但它在水溶液中的还原性却是最强的，这可以根据表1中的标准电极电势进行判断，标准电极电势越小，金属单质在水中还原性越强.

从上述表述中我们可以得出元素金属性和金属的还原性两者既有区别又有联系，虽研究对象不同，但实质都是得电子，所以元素金属性和金属的还原性两者不能等同.