初中化學(xué)金屬與稀酸反應(yīng)圖象問題探究

1、初中化學(xué)金屬與稀酸反應(yīng)圖象問題探究 關(guān)于初中化學(xué)金屬與稀酸反應(yīng)產(chǎn)生h2的圖象問題，由于涉及到金屬的活動(dòng)性、金屬的相對原子質(zhì)量、h2的質(zhì)量（或體積）、溶液的質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等眾多知識(shí)點(diǎn)而成為學(xué)習(xí)中的難點(diǎn).下面對這一問題進(jìn)行探究. 在金屬活動(dòng)順序“k ca na mg al zn fe sn pb （h） cu hg ag pt au”中，只有排在氫元素前面的金屬才能與稀酸反應(yīng)產(chǎn)生h2，其中sn、pb兩種元素初中教材沒有介紹其化合價(jià)，不在考查范圍之內(nèi)；而k、ca、na由于性質(zhì)很活潑，不僅與稀酸反應(yīng)產(chǎn)生h2，也能與水反應(yīng)產(chǎn)生h2，考查的頻率很低，因此常?？疾榈氖恰癿g、al、zn、fe”四種金屬.

2、 圖1其實(shí)，解答這類題的關(guān)鍵是要領(lǐng)悟圖象本意，厘清圖象內(nèi)涵，進(jìn)而準(zhǔn)確理解并靈活運(yùn)用.如圖1所示，圖中橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表產(chǎn)生h2的質(zhì)量.從金屬活動(dòng)性可知，金屬越活潑，與稀酸反應(yīng)越劇烈，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的h2越多.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生h2的質(zhì)量越來越大，此時(shí)在圖象上表現(xiàn)為一條上升的直線（圖1中oa段所示），且產(chǎn)生h2越快，這條直線的斜率越大（即“坡度越陡”）.因此，從圖象上看產(chǎn)生h2的快慢只須看“坡度陡、坡度緩”，“坡度越陡”表示產(chǎn)生h2越快，線段oa的斜率與金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱有關(guān).金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，線段斜率越大.“坡度越緩”表示產(chǎn)生h2越慢，金屬活動(dòng)性越弱，線段斜率越小.當(dāng)金屬與稀酸溶液充分

3、反應(yīng)后，產(chǎn)生h2的質(zhì)量將不再變化，此后在圖象上表現(xiàn)為一條水平直線（圖1中ab段所示）.產(chǎn)生h2越多，這條直線表現(xiàn)在圖象上就越高.因此，從圖象上看產(chǎn)生h2的多少，只須看“線高、線低”，“線越高”表示產(chǎn)生h2越多，“線越低”表示產(chǎn)生h2越少.因此，在解決這類問題時(shí)，需要掌握以下規(guī)律. 1.在溫度、金屬顆粒大小和稀酸溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的條件下，金屬的活動(dòng)性越強(qiáng)，產(chǎn)生h2就越快；產(chǎn)生h2越快，說明金屬的活動(dòng)性就越強(qiáng). 2.比較“mg、al、zn、fe”四種金屬分別與稀酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式： mg+h2so4=mgso4+h2 2al+3h2so4=al2（so4）3+3h2 zn+h2so4=zn

4、so4+h2 fe+h2so4=feso4+h2 可知，產(chǎn)生2份質(zhì)量的h2分別需要24份質(zhì)量的mg、18份質(zhì)量的al、65份質(zhì)量的zn和56份質(zhì)量的fe，可得出：（1）等量的四種金屬分別與等量的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同且足量的酸反應(yīng)，產(chǎn)生h2質(zhì)量由多到少的順序是“al、mg、fe、zn”（2）當(dāng)金屬化合價(jià)相同時(shí)，對于相同質(zhì)量的金屬“mg、fe、zn”，金屬的相對原子質(zhì)量越大，產(chǎn)生h2越少；產(chǎn)生h2越多，金屬的相對原子質(zhì)量越小. 3.根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，等質(zhì)量的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的酸中含有的氫元素質(zhì)量相同，而四份稀酸都是不足量的，即都完全參加了反應(yīng)，也就是說四份酸中的氫元素全部被置換出來變成了h2.故等

5、量的“al、mg、fe、zn”四種金屬分別與等量的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同且不足量的酸反應(yīng)產(chǎn)生的h2質(zhì)量相等. 例1如圖2所示，三條直線近似表示為三種金屬分別投入足量的稀硫酸中，金屬溶解的質(zhì)量與產(chǎn)生h2的質(zhì)量關(guān)系.則甲、乙、丙可分別表示為（ ） （a） al、mg、fe （b） ag、zn、fe （c） mg、al、zn （d） fe、zn、cu 圖2圖3解析：如圖3所示，由橫坐標(biāo)作一條與縱坐標(biāo)平行的線段分別與甲、乙、丙三條直線相交.根據(jù)“當(dāng)金屬的化合價(jià)相同時(shí)，對于相同質(zhì)量的金屬，金屬的相對原子質(zhì)量越大，產(chǎn)生h2越少；產(chǎn)生的h2越多，金屬的相對原子質(zhì)量越小.”由此分析可知，等量的甲、乙、丙三種金屬與足

6、量的稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生h2由多到少的順序是：甲、乙、丙.注意：選項(xiàng)（d）中cu不能產(chǎn)生h2.答案：（a）. 例2如圖4所示，三條直線近似表示三種金屬分別投入足量的稀硫酸中，反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)生h2的質(zhì)量關(guān)系.則a、b、c可分別表示為（ ） （a） al、mg、fe （b） mg、zn、fe （c） mg、al、zn （d） fe、zn、cu 圖4圖5解析：如圖5所示，由橫坐標(biāo)作一條與縱坐標(biāo)平行的線段分別與a、b、c三條直線相交.根據(jù)“金屬越活潑，與稀酸反應(yīng)越劇烈，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的h2越多.”由此分析可知，相同的時(shí)間內(nèi)，a、b、c三種金屬與足量的稀酸反應(yīng)產(chǎn)生h2由多到少的順序是：a、b、c.答案：b、

7、c. 例3鋅和稀硫酸反應(yīng)生成h2，幾次實(shí)驗(yàn)的鋅的用量不等，但稀硫酸的用量相同.鋅的用量（x軸），產(chǎn)生h2的體積（y軸）（在同溫同壓下測定）關(guān)系如圖6，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述錯(cuò)誤的是（ ） （a） 線段ab（包括a點(diǎn)）表示鋅過量、硫酸已耗盡 （b） 線段ab（不包括a點(diǎn)）表示鋅過量、硫酸已耗盡 （c） 線段oa（包括a點(diǎn)）表示鋅和過量的硫酸反應(yīng) （d） 線段oa（不包括a點(diǎn)）表示鋅和過量的硫酸反應(yīng) 解析：一定質(zhì)量的鋅與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，圖6中a點(diǎn)表示某一時(shí)刻，反應(yīng)剛好停止.線段oa（包括點(diǎn)a）表示金屬和過量的稀硫酸反應(yīng).線段ab（不包括點(diǎn)a）表示金屬已經(jīng)反應(yīng)完，而稀硫酸過量.不過，值得注意的是

8、，如果是足量的鋅與一定量的稀硫酸充分反應(yīng)時(shí)，那么線段oa（包括點(diǎn)a）則表示過量的金屬和稀硫酸反應(yīng).線段ab（不包括點(diǎn)a）表示稀硫酸已經(jīng)消耗完，而鋅過量.答案：（b）、（d）. 圖6圖7例4向一定量的鐵粉中逐滴加入稀硫酸至過量，圖7是反應(yīng)過程中某種物質(zhì)的質(zhì)量y隨加入稀硫酸的質(zhì)量變化的關(guān)系，則y不可能表示（ ） （a） 消耗鐵粉的質(zhì)量 （b） 生成硫酸亞鐵的質(zhì)量 （c） 溶液的總質(zhì)量 （d） 生成h2的質(zhì)量 解析：根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的原理與過程，圖中確定了x軸的含義，表示稀硫酸的質(zhì)量，那么一段時(shí)間后，消耗鐵粉的質(zhì)量從無到有，漸漸增多，完全消耗后，不再變化；產(chǎn)生硫酸亞鐵的質(zhì)量也是從無到有，漸漸增多，反

9、應(yīng)停止后，不再變化；產(chǎn)生h2的質(zhì)量也是從無到有，漸漸增多，反應(yīng)停止后，不再變化.而溶液的質(zhì)量一開始不應(yīng)該是0，并且反應(yīng)后溶液的質(zhì)量一直在增加.所以y軸有可能是消耗鐵粉的質(zhì)量、生成硫酸亞鐵的質(zhì)量、產(chǎn)生h2的質(zhì)量，y軸不可能表示溶液的總質(zhì)量.答案：（c）. 圖8例5將a、b兩種等質(zhì)量的金屬投入到質(zhì)量相等、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等的兩份稀硫酸中，反應(yīng)產(chǎn)生的h2與金屬質(zhì)量的關(guān)系如圖8所示.則下列說法正確的是（ ） （a） a比b的金屬活動(dòng)性強(qiáng) （b） a比b的相對原子質(zhì)量小 （c） 兩份稀硫酸都完全反應(yīng) （d） 反應(yīng)完畢后b有剩余，a 完全反應(yīng) 解析：分析圖8可知，縱坐標(biāo)表示的是h2的質(zhì)量，a、b二金屬產(chǎn)生的

10、h2質(zhì)量相等.根據(jù)“只有兩份酸液均完全反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生h2才相等”；從橫坐標(biāo)來看，等量的酸液消耗的金屬a的質(zhì)量比金屬b的質(zhì)量小，而投入到酸液中的兩種金屬的質(zhì)量是相等的，因此金屬a一定有剩余；金屬b有兩種情況，一種是也有剩余，另一種情況是恰好完全反應(yīng).a、b是兩種未知的金屬，它們在形成化合物時(shí)所顯示的化合價(jià)不得而知，因此也就不能比較二者的相對原子質(zhì)量的大小.如鋁的相對原子質(zhì)量是27、大于鎂的相對原子質(zhì)量24，而等量的相同的稀酸消耗鋁的質(zhì)量比鎂的質(zhì)量少.圖象中的橫坐標(biāo)表示的是金屬的質(zhì)量，因而不能比較二者的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱.答案：（c）. 鞏固練習(xí)： 圖91.將物質(zhì)的量相等的鋁粉和鐵粉分別與同體積、同濃度的稀硫酸反應(yīng).反應(yīng)情況如圖9所示.有關(guān)敘述中正確的是（ ） （a） 鋁粉、鐵粉和硫酸均有剩余 （b） 鋁粉、鐵粉均反應(yīng)完，硫酸有剩余 （c） 硫酸、鋁粉均反應(yīng)完，鐵粉有剩余 （d） 硫酸、鐵粉均反應(yīng)完，鋁粉有剩余 2.將質(zhì)量相等的a、b、c三種金屬，同時(shí)分別放入三份溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同且足量的稀鹽酸中，反應(yīng)生成h2的質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖10所示.根據(jù)圖中所提供的信息，得出的結(jié)論正確的是（ ）（a、b、c在生成物中均為+2價(jià)） （a） 放出h2的質(zhì)量是abc （b） 金屬活動(dòng)性順序是abc （c） 反應(yīng)速率最大的是a （d） 相對原子