金屬與酸反應的化學計算

　　摘 要： 活潑金屬與非氧化性酸反應過程中產生氫氣，氫氣的量與活潑金屬的化合價和相對原子質量有關，也與參與反應的非氧化性酸的量有關。
　　關鍵詞： 活潑金屬與酸反應 非氧化性酸 金屬活動性順序
　　
　　化學計算在整個中學化學知識中占有重要的地位，其中金屬與酸反應的相關計算在中考中容易出現。而金屬活動性的強弱，決定著金屬能否與非氧化性的稀鹽酸或稀硫酸反應。其中，在金屬活動順序表中，氫以前的金屬與稀鹽酸或稀硫酸反應生成相應的鹽和氫氣。在中考中常會出現與之相關的計算，學生對此有一定的困惑，現將其進行簡單的分析。
　　一、活潑金屬與足量的酸反應
　　設mg金屬R與足量稀鹽酸反應，其中R的相對原子質量為Ar，R所形成的鹽中R元素的化合價為+n價，則化學方程式如下：
　　R+nHCl=RCln+n/2H↑
　　Ar n
　　m mH
　　由上式可知：
　　m=（Ar×m）/n①
　　mH=（n×m）/Ar=m/（Ar/n） ②
　　由①式可知：生成等質量的氫氣時，消耗金屬的質量與Ar/n的比值成正比。
　　由②式可知：等質量的金屬與足量的稀鹽酸反應，生成氫氣的質量與Ar/n的比值成反比。
　　因此，涉及活潑金屬與稀酸反應的相關計算時，只需看Ar/n的比值。
　　例題1：等質量的金屬Mg、Al、Zn、Fe與足量稀鹽酸反應，生成氫氣的質量的大小關系正確的是（）。
　　A.Al＞Mg＞Fe＞Zn
　　B.Mg＞Al＞Fe＞Zn
　　C.Fe＞Zn＞Al＞Mg
　　D.Al＞Zn＞ Mg＞Fe
　　分析：若金屬是Mg，則Ar/n=12；若金屬是Al，則Ar/n=9；若金屬是Zn，則Ar/n=32.5；若金屬是Fe，則Ar/n=28。
　　例題2：金屬Al、Zn、Mg與稀鹽酸反應生成等質量的氫氣，那么消耗金屬的質量關系正確的是（）。
　　A.Zn＞Fe＞Al
　　B.Zn＞Al＞Fe
　　C.Fe＞Zn＞Al
　　D.Al＞Fe＞Zn
　　分析：若金屬是Al，則Ar/n=9；
　　若金屬是Zn，則Ar/n=32.5；
　　若金屬是Fe，則Ar/n=28。
　　又因為消耗金屬的量與Ar/n成正比，所以消耗金屬的量的大小關系為Zn＞Fe＞Al，故A正確。
　　二、當足量的活潑金屬與相同質量分數的等質量的酸反應時，生成氫氣的質量由酸的量決定，酸的量相同，所以生成氫氣的量相同。
　　例題3：足量的金屬Fe、Al、Mg與等質量的10%的稀鹽酸反應，生成氫氣的量的關系正確的是（）。
　　A.Fe＞Mg＞Al
　　B.Fe=Mg＞Al
　　C.Fe=Al=Mg
　　D.Fe＞Al＞Mg
　　分析：本題屬于足量的活潑金屬與相同質量分數的等質量的酸反應，由上述結論知選A。
　　由于金屬與酸反應的實質是金屬與H+反應，所以不管是稀鹽酸還是稀硫酸與金屬反應，上述判斷方法都是可以的。
　　例題4：用鎂、鋁分別跟稀硫酸反應，若要制得等質量的氫氣，則消耗鎂、鋁的質量比是（）。
　　A.4∶3B.8∶9C.3∶2D.1∶1
　　分析：生成等質量氫氣時，消耗金屬的量與Ar/n成正比，則m/m=（24/2）/（27/3）=4/3。
　　因此選A。
　　在這類計算中有時侯還會以圖像題出現。
　　例如：等質量的稀硫酸分別與足量的鎂、鐵、鋅三種金屬反應，下列圖像能正確表示產生氫氣的質量與反應時間關系的是（）。
　　分析：根據金屬的活動性強弱和足量金屬與酸反應生成氫氣的量由酸決定得出B正確。
　　總之，在這一類計算問題中學生必須注意只有活潑金屬與非氧化性酸反應才會生成氫氣，而且要學會運用金屬活動順序表來解決問題。
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”