DSE 化學金屬攻略｜活性序+提取+置換+鏽蝕陷阱+真題
Topic III 金屬考活性序、三大提取方法、置換反應同鐵鏽蝕與防護。本篇拆解 HKEAA 考法、必背 flashcard、4 大失分陷阱（活性序背錯、鏽蝕條件、鍍鋅 vs 鍍錫）同兩題真題 walkthrough。
Topic III 金屬係整個 Chem 課程最「搵得住分」嘅 topic — 因為內容實、考法固定、離子方程式重複度高。但正因為實，評卷員對答題細節要求特別嚴：活性序要背對、置換反應寫方程式要寫離子式、鏽蝕題要同時講到水 + 氧兩個條件。2019 至 2024 每屆 Paper 1 至少 3 條 MC + 1 題 structured 出自呢度，加埋大約 8-10 分。
最常失分嘅位係三件：活性序記錯順序（K Na Ca Mg Al 成排唔熟）、鏽蝕題只講「需要水」唔講「同氧氣」、以及將犧牲性保護（sacrificial protection）嘅原理同鍍錫（tin plating）搞混。呢篇會按 HKEAA 兩個 sub-section — 活性序與提取、置換反應與鏽蝕 — 逐個陷阱拆俾你睇。
HKEAA 呢 topic 要求：兩個 sub-section
指引將金屬分做「活性序與提取」同「置換反應與鏽蝕」兩個 sub-section。前者考活性序 + 三大提取法嘅配對，後者考置換反應離子方程式 + 鏽蝕條件 + 防鏽方法。整個 topic 強調「應用化學原理解決實際問題」。
指引要求學生「運用金屬活性序預測金屬與水、稀酸及其他金屬鹽嘅反應」、「根據活性序選擇適當嘅金屬提取方法」、「分析鐵鏽蝕嘅條件同防鏽方法嘅原理」。整個 topic 就係要考生會預測、會推論、會解釋工業應用。
| 題型 | 常見問法 | 2019–2024 頻率 |
|---|---|---|
| MC | 活性序排序、置換產物預測、提取法配對 | 每年 3–4 題 |
| Structured | 離子方程寫法、鏽蝕實驗設計、鍍鋅 vs 鍍錫比較 | 每年 1 題 |
| 實驗觀察 | Zn + CuSO₄、Fe + HCl 顏色變化 | 2020、2022、2024 |
| 應用題 | 工業提鐵、船底防鏽、合金選擇 | 2021、2023 |
必背 flashcard · 8 張核心
以下 8 張係 2019–2024 Paper 1 最高頻點。活性序嗰張一定要合眼都念得到。
① 活性序 14 個金屬（必背）
記憶口訣：「鉀鈉鈣鎂鋁（碳）鋅鐵錫鉛（氫）銅汞銀金」。碳嘅位置影響提取方法，氫嘅位置影響同酸反應。
② 與水反應三級
③ 與稀酸反應 — (H) 係分界線
例外：濃 HNO₃ 屬氧化性酸，可同 Cu 反應但放 NO₂ 唔放 H₂ — 呢類非 Topic III 考點，但 Paper 1 會作 distractor。
④ 三大提取法 + 金屬對應
⑤ 置換反應離子方程式
注意：SO₄²⁻ 係 spectator ion，離子方程式唔寫。
⑥ 鐵生鏽兩必要條件
陷阱：只寫「要水」零分 — 氧氣同樣必須。
⑦ 防鏽兩大原理 + 鍍鋅 vs 鍍錫
關鍵對比：鍍鋅層刮花都冇事（Zn 繼續犧牲保護 Fe）；鍍錫層刮花反而加速生鏽（Sn 比 Fe 不活潑，反而拉 Fe 做陽極）。
⑧ 合金定義 + 常見例子
例子：黃銅 brass (Cu + Zn)、青銅 bronze (Cu + Sn)、不銹鋼 (Fe + Cr + Ni)、杜拉鋁 duralumin (Al + Cu + Mg)。
高頻陷阱 · 4 個最典型失分位
陷阱 1：活性序背錯順序（特別係 Mg Al Zn）
將 Al 放喺 Zn 後面（其實 Al 比 Zn 活性高），或將 Sn 同 Pb 對調。正確次序：K Na Ca Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Au。如果背錯，整個置換題、提取法配對都會錯。建議用口訣「鉀鈉鈣鎂鋁鋅鐵錫鉛氫銅汞銀金」每日念兩次。
真題：2021 DSE Chem Paper 1A Q11 俾咗四個金屬喺鹽溶液中嘅反應表，要求排序。考評員報告指出三成考生將 Al 同 Zn 對調失分。
陷阱 2：鏽蝕只講「要水」唔講「要氧」
經典實驗（三支管試管設計）：管 A 鐵 + 水 + 空氣 → 生鏽；管 B 鐵 + 煮沸水 + 油封（冇 O₂）→ 唔生鏽；管 C 鐵 + 乾燥 CaCl₂（冇水）→ 唔生鏽。結論：水同氧兩者皆必需。寫答題：「鐵必須同時接觸水 H₂O 同氧氣 O₂ 先會生鏽；管 B 冇氧氣、管 C 冇水，所以鐵都唔會生鏽」— 兩句齊先攞 full mark。
真題：2022 DSE Chem Paper 1B Q6(a) 要解釋呢個三管實驗結果，考評員報告指接近一半考生只講到其中一個條件。
陷阱 3：犧牲性保護同阻隔法搞亂
鍍鋅（galvanising）同鍍錫（tin-plating）表面睇都係「鍍層阻隔」，但本質唔同：Zn 比 Fe 活性高 → 就算鍍層刮花，Zn 繼續優先氧化（犧牲性保護），Fe 冇事；Sn 比 Fe 活性低 → 完整鍍層可阻隔水氧，但一刮花，Sn 反而同 Fe 構成電化學電池，加速 Fe 鏽蝕。
答題公式：先講活性比較 → 再講刮花後嘅結果 → 最後 keyword「sacrificial protection」。
真題：2023 DSE Chem Paper 1B Q7(c) 比較鍍鋅 vs 鍍錫，考評員特別要考生解釋「刮花後嘅差異」— 係成題主要 scoring point。
陷阱 4：提取法同活性唔對應
寫「鋁用碳還原法」 — 零分。Al 比 C 活性高，C 還原唔到 Al₂O₃；Al 必須用電解熔融 Al₂O₃（+ 冰晶石降低熔點）。同樣地，Na / K / Mg 全部要電解。碳還原法只適用於 Zn 到 Cu 之間嘅中等活性金屬。記憶位：「碳線」劃喺 Al 下面、Zn 上面。
真題：2024 DSE Chem Paper 1A Q9 俾四個金屬問邊個用電解，約 25% 考生誤揀 Zn（其實 Zn 用碳還原）。
答題 framework · Level 5 vs Level 4 分水嶺
Topic III 嘅 structured question 俾分三層：「活性比較 → 反應方程 → 觀察/應用」。Level 4 寫到方程，Level 5 要連埋「活性原因」做埋解釋。
| 層次 | Level 4（一般） | Level 5（拎滿分） |
|---|---|---|
| 活性比較 | 「Zn 比 Cu 活性高」 | 「Zn 活性高過 Cu，所以 Zn 能將 Cu²⁺ 從溶液置換出來」 |
| 方程式 | Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu | 離子式 Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s) |
| 觀察 | 「藍色變無色」 | 「藍色溶液逐漸變淺/無色；鋅片表面附上紅棕色固體；反應放熱」 |
真題 walkthrough · 2 題
真題 1：2022 Paper 1B Q6(a) · 3 marks · 鏽蝕三管實驗
題目（paraphrase）：三支試管分別盛鐵釘 + 自來水（開口）、鐵釘 + 煮沸過嘅水 + 油封（隔絕空氣）、鐵釘 + 無水 CaCl₂（乾燥）。一週後觀察並解釋邊支生鏽、邊支唔生鏽及原因。
Model answer：只有管 1 嘅鐵釘出現紅棕色鏽蝕，因為同時接觸到水同空氣中嘅氧氣 (1)。管 2 嘅水被煮沸去除溶氧，油層阻止空氣接觸，缺乏 O₂，所以唔生鏽 (1)。管 3 嘅 CaCl₂ 吸走空氣水份，鐵釘只接觸乾燥空氣，缺乏 H₂O，亦唔生鏽。結論：鐵鏽蝕必須同時有水同氧氣兩個條件 (1)。
Level 5 vs Level 4：Level 4 考生只寫「管 1 生鏽因為有水同氧」攞 1 分。Level 5 要逐管解釋「缺乏乜嘢所以唔生鏽」先可以攞 3 分。
真題 2：2023 Paper 1B Q7(c) · 3 marks · 鍍鋅 vs 鍍錫
題目（paraphrase）：罐頭用鍍錫嘅鐵皮，船身用鍍鋅嘅鐵皮。比較兩者嘅防鏽原理，並解釋點解鍍層刮花後兩者嘅結果唔同。
Model answer：兩者表面上都係物理阻隔，但活性次序唔同：Zn 比 Fe 活性高，Sn 比 Fe 活性低 (1)。鍍層完整時，兩者都可以阻隔水同氧氣 — 鐵都唔會生鏽。但鍍層刮花後：Zn 會被優先氧化（犧牲性保護 sacrificial protection），Fe 即使暴露都受保護 (1)。相反鍍錫刮花後，Sn 變成陰極、Fe 變成陽極加速鏽蝕，情況比無鍍層時更差 — 所以鍍錫通常只用於唔易刮花嘅罐頭內壁 (1)。
失分位：好多考生只寫「Zn 保護 Fe」冇講「活性高低」同「刮花後點」兩層，攞唔到第 2、3 分。
高爐煉鐵 · 三條必背方程式
2019、2022 Paper 1B 都考過高爐提鐵流程。好多考生只識「Fe₂O₃ + CO → Fe」嗰一條，但 HKEAA 要求能寫齊三條 stage 方程 + 解釋焦炭雙重角色。
| 階段 | 方程式 | 角色 |
|---|---|---|
| ① 焦炭燃燒 | C(s) + O₂(g) → CO₂(g) | 提供高溫（放熱） |
| ② 生成還原劑 | CO₂(g) + C(s) → 2CO(g) | CO 係真正嘅還原劑 |
| ③ 還原鐵礦 | Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(l) + 3CO₂(g) | 主反應 |
| ④ 除雜質 | CaCO₃ → CaO + CO₂；CaO + SiO₂ → CaSiO₃(l, slag) | 石灰石造 slag 移除矽土 |
Coke 喺高爐入面做兩件事：(1) 燃燒放熱維持 1500°C 以上工作溫度；(2) 同 CO₂ 反應產生真正嘅還原劑 CO。好多 Level 4 答案只講「當還原劑」— 漏咗 heat source 嘅角色即扣一半分。
實驗觀察 keyword bank
Observation 題每年都有 3-5 分。Level 5 必須寫齊顏色 + 相變（固／液／氣）+ 放熱／氣體現象。
| 反應 | Level 5 觀察描述 |
|---|---|
| Zn + CuSO₄(aq) | 藍色溶液 gradually fades / becomes colourless；鋅片表面 coated with red-brown / reddish-brown solid；反應 exothermic（溫度上升） |
| Fe + CuSO₄(aq) | 藍色淡化；鐵釘表面覆紅棕色 Cu；溶液變淺綠（Fe²⁺） |
| Mg + 稀 HCl | 鎂帶 dissolves vigorously；釋放 colourless gas bubbles（H₂，用火柴試爆發聲）；反應放熱 |
| Na + H₂O | 鈉粒 floats（密度 < 水）、melts into silvery ball（熔點低、反應放熱）、darts on surface、氣體逸出（H₂）；加酚酞變粉紅（NaOH 生成） |
| 鐵生鏽（一週） | 鐵釘表面出現 red-brown flaky solid（Fe₂O₃·xH₂O），疏鬆多孔、部分剝落 |
2024 DSE Chem 考評員報告點名：驗證氫氣嘅標準描述係「a lighted splint produces a 'pop' sound / squeaky pop」。寫「burn with a blue flame」零分 — 呢個係 methane 嘅測試。寫「colourless gas 點燃有聲響」只得 0.5 mark，keyword pop 一定要有。
學習路徑 · 3 步打通
去 /dse-chem/metals/ 查齊每個金屬嘅反應表 + 提取法細節。
去 L1 Flashcard 區 用 spaced repetition 念活性序 14 金屬。
下載 DSE 神器 化學 App，篩 Topic III 做 40 MC + 10 structured。
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