化学自习室移动版

 “钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金……”说起这个，你肯定很熟悉，这是“金属活动性顺序表”。金属活动性是指金属单质在水溶液中还原性的强弱，一般表现为该元素单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，其关系可查标准电极电势表查出，亦可由实验定性判定。

[实验一]药品：两颗相同质量的约绿豆粒大的钾、钠金属粒，蒸馏水；器材：两只烧杯，滤纸；步骤：用滤纸吸去钾、钠金属粒表面的煤油，同时投入两个盛有等量蒸馏水的烧杯中。现象：钾与稀盐酸反应比钠更剧烈。结论：钾的活动性比钠强。

同时，我们有“金属性”一词。元素的 “金属性”是指气态中性原子失去电子的性质。元素的金属性可以从该元素最高价氧化物的水化物的碱性的强弱、单质与水或酸反应产生氢气的难易程度等方面来推测。一般地，元素最高价氧化物的水化物的碱性越强，单质与水或酸反应产生氢气的速率越大，它的金属性越强。金属性与金属活动性的大小往往是一致的。钾和钠同属ⅠＡ族元素，钠的原子序数为十一，钾为十九，钾的原子半径大于钠，其原子核对核外电子的束缚力较钠小，最外层电子也更易失去，所以钾的金属性比钠强。由此可见，钾和钠的金属活动性顺序和金属性强弱顺序一致。

 在《元素周期表》中，“锂”和“钾”、“钠”属ⅠA族，为碱金属，锂的原子序数为三，同上可知：锂的金属性比钠弱。那么，锂的金属活动性是否也弱于钠呢？

[实验二]药品：两颗相同质量的约绿豆粒大的钠、锂金属粒，蒸馏水；器材：两只烧杯，滤纸；步骤：用滤纸吸去钠金属粒表面的煤油和锂表面的石蜡，同时投入两个盛有蒸馏水的烧杯中。现象：钠与水反应比锂剧烈。一般地，我们会得出这样的结论：钠的活动性比锂强。但查标准电极电势表（298.15K）：E（Li⁺/Li）=-3.040V，E（Na⁺/ Na）=-2.714V，与实验不相符，这是为什么呢？

碱金属与水反应的历程为：固态的碱金属变为气态的碱金属，这一过程吸收能量，称为“升华焓”；气态的碱金属原子失去一个电子变为碱金属离子，吸收能量，称为“第一电离能”；气态的碱金属离子进入溶液，形成水合离子，放出热量，称为“水合焓”。以上可用下简图表示：

 锂的升华焓和第一电离能均大于钠。水合焓正比于离子所带电荷，反比于离子半径，锂离子（Li⁺）与钠离子（Na⁺）所带电荷相等，而锂离子半径很小，以至锂的水合热大于钠，使得锂变成锂离子的总过程中放出的能量大于钠。ΔrGmΘ= -TΔrSmΘ，如果不考虑ΔrSm的差异，锂与水反应的Gibbs自由能变小于钠（比钠更负）。ΔrGmΘ=-zEΘF，因此，锂的标准电极电势小于钠，甚至小于铯[E（Cs+/ Cs）=-3.027V]。由于锂的升华焓大，不易活化，且锂的熔点高（180.45℃），反应时不能像钠（97.82℃）一样熔化，与水接触的表面积小，使得锂与水反应较缓慢。且LiOH溶解度（13.0g/100H₂O）较小，会覆盖在锂的表面，也使反应速率降低。

在科学的探究过程中，演绎和归纳类比是一个重要的科学思维，但不总是一成不变。我们应该适当地应用“类比”思想预测元素的性质，但不能绝对化，否则会引起科学性错误，必须用实验加以验证，且不能只看到表面现象。只有这样，我们才能得到正确的知识，稳步走进科学的殿堂。

附：

表二  碱金属的一些性质

表1  计算碱金属ΔfHmΘ(M+,aq)的有关数据