每年的这个时间段差不多就是要开金属的化学性质这部分的内容了。谈到金属的化学性质，往往学生和老师都是一头包。烦的倒不是内容，也就一个金属和氧气，非氧化性酸，盐溶液的反应，而是这块大量的题目，一会儿金属和酸反应的计算，一会儿金属和混合盐溶液反应的讨论，还有什么滤液滤渣的分析，搞得头昏脑涨。
不过新授课嘛，有时候反过来想想看，重点是金属反应的行为性，我们是不是真的把金属的性质讲清楚了？今年讲到这里，索性抛开杂念，和学生一起聊聊金属性质背后的一些基本逻辑，至于那些无聊的题目暂且一放，就上了这么一节任性的课。也和大家讨论讨论。
关于金属，最开始埋的引子其实是在三单元。在原子结构示意图中，是能够发现一些常见的（主族）金属元素原子价电子数往往小于四。因此从金属原子堆积结构角度，缺电子的金属必定会分享彼此仅存的那几个电子，让电子弥漫成“海洋”一样实现原子堆里面电子的“共同富裕”。于是在八单元课题一中金属的物理性质是可以利用电子气理论进行适当解释的，当然学生在三单元埋了引子的条件下也是可以理解这些性质背后的道理。而谈到化学性质，那金属原子的第一特性——价电子数小于四就在此时有些发言权了，在反应中，一些常见金属还是比较喜欢失电子来形成稳定结构的。
那金属丢了电子总要有东西来接电子吧？此时对称性思维都体现出来了，金属喜欢丢电子，那喜欢得电子的应该就是非金属。而金属能遇到的常见非金属体系，一个是空气，一个是水溶液体系，于是本节课的两个角度也就出来了——在化学反应中，金属会向空气中的氧气传递电子，即与氧气反应生成氧化物；或者在水溶液中向溶液中的非金属元素去传递电子。
首先讨论的就是向氧气（或氧原子）传递呗，比如空气中钙和氧气反应，镁和氧气反应，铝和氧气反应等等。
总结后一些常见的金属与氧气反应的规律性学生自然也是可以总结出来的，他们通过化合价的升降也能够判断出金属给出了电子，氧得到了电子。
此时眼尖的学生能够发现，不同的金属与氧气反应的条件是有区别的。而反应的内在逻辑是金属把电子传递给氧，反应条件的不同源自于金属传递出电子的倾向性的不同。于是此时又一个在三单元埋下的引子也就呼之欲出了——金属原子的电离能。
从能量的视角，学生能够直观的感受到随着电离能的增大，金属与氧反应的倾向性在减弱，从初中角度来看也就是反应条件的逐步苛刻。那有没有温度再高也不与氧气反应的金属呢？此时只需要给出金的电离能数据（890.1kJ/mol，1980kJ/mol，2940kJ/mol），学生也是能够理解所谓“真金不怕火炼的”。
但实际上完这部分作为教师的我们也要知道这里面可能存在的BUG。首先金属与氧气生成金属氧化物的反应一般来说是一个放热过程，且都是熵减过程。因此从△G的角度分析，此类反应应该是低温下△G＜0的可能性大，即这些反应应该是低温下热力学倾向性大。但为什么铁和铜需要加热呢？铜需要加热可以从动力学角度考虑，即考虑反应的活化能，加热后反应速率的加快。而铁与氧气的点燃可以从四氧化三铁产物的热力学稳定性角度考虑，常见的例子是较高温度下铁被氧化的产物往往都是四氧化三铁（即使是产物为氧化铁，也会发生高温下的氧化铁向四氧化三铁的转化）。
而利用电离能的解释也要注意电离能的定义，即1mol气态原子失去电子所需要的能量。好在我们可以建构一个热力学循环来解决这个问题，即金属与氧气的反应焓可以通过金属的升华焓，电离能，氧气的键能，氧原子的电子亲和能，以及对应金属氧化物的晶格能进行计算。通过计算后得到的公式可以观察到电离能越大，对焓变的向正的影响增大，即金属与氧气的反应会由放热转化为吸热。而考虑到金属与氧气反应的熵减过程，因此像金这样的金属就会表现为与氧气在任意温度下反应的热力学非自发性。
到这儿，其实我们就是与学生建构了一个金属在反应中的行为模型——金属电子在反应中应自发转移给其他的非金属元素。既然空气中是氧气得到电子，那么接下来就可以讨论在溶液中得电子的元素了。
金属与溶液的反应那也是从已知的反应中来聊，锌和稀硫酸制氢气。现在再反过来看这个反应，在已有的认识上就可以问学生：锌转移出电子了吗？如果是的话转移出的电子还是给了氧吗？你的证据是什么？在之前对金属与氧气的讨论中，学生也是能够将认识进行迁移，他们能够发现氧的价态已经是-2价，即不会再接收这个电子，化合价下降的是氢，所以电子的转移方向是由金属单质转移到氢中，生成氢气。
此时在溶液中，我们梳理出了一条新的理论模型：金属在酸溶液中若发生反应，是将电子转移给氢，生成氢气和金属化合物。同样的接下来就可以利用第二组实验反应进行验证，即镁与盐酸的反应。
在该反应中镁失去电子化合价升高，而氢得到电子化合价降低，生成氯化镁和氢气。在理论的自洽性验证之后，就可以建立起金属单质与非氧化性酸反应的基本模型了：
接下来就是实验的总结和现象的整理。
最后做的实验，是铜和酸的反应。如果铜能够与稀盐酸或稀硫酸反应得到氢气，那说明铜在酸溶液中向氢传递电子是自发过程。而此时做实验发现不反应，那说明铜在酸溶液中向氢传递电子其实应该是非自发过程。
到这里的讨论看上去结束了，通过反应的现象能够得出镁锌铝铁能够自发在酸溶液中向氢传递电子，而铜不能自发在酸溶液中向氢传递电子，因此前面是活泼性强的金属，铜是活泼性弱的金属。但其实有意思的地方还在继续，既然在溶液中，铜向氢传递电子的过程是一个非自发过程，那么反过来，氢气将电子传递给溶液里的铜离子，生成铜和氢离子的过程学生是能够猜测出来的，这应该是一个自发过程（为下一节课金属与盐的反应埋引子）。聪明的学生是能够猜测向硫酸铜溶液里通氢气，他们预测是会产生红色铜的。而现场做实验，发现并没有产生铜。一个符合预期倾向性的反应却没有发生，只有一种可能，就是反应的速率过慢。所以教师在这里是可以做说明的：反应的倾向性与反应的快慢之间，是没有必然关联的。
这节课最终也就讨论到这儿，一个小小的点：一个非自发过程的逆过程一定是自发过程。这节课也就为了建构一个观念，即金属反应的基本逻辑——失电子。电子给到了谁？分两种情况进行讨论和分析。有意思的是下课有学生就做了一个类比：电子的传递就像是一个传球游戏。我说是啊，电子可以一直传递下去。所以好像下节课的金属活动性顺序表，以及活动性顺序表的背后那个物理量我们没有必要去明说，但学生好像是能够触碰到的。至于下节课的设计周末再写写吧。希望不会被骂的太惨。。。
有时候也在想，是不是书上的东西删的越多，越有利于学生学习？是不是我们教学中就要把那些旧芝麻烂谷的题目当做圣经，每次到这里就拌学生一下，用来区分出所谓的三六九等？回到我经常和学生说的一句话：学习是很有意思的事情，让你觉得没有意思的只是因为你做的一些无聊的题。
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