探究規律培養能力
——金屬與酸反應的規律探究

□向慶元

探究規律培養能力
——金屬與酸反應的規律探究

□向慶元

近年來，涉及有關金屬與酸反應的中考題，側重于考查金屬的活動性、金屬的相對原子質量、氫氣的質量（或體積）等數量關系以及金屬中雜質的判斷等問題，有時還與圖象、天平平衡等問題相結合.下面分類舉例說明.

類型一、質量比較型

例1Wg鐵與足量的稀硫酸充分反應產生ag氫氣，Wg鋅與足量的稀鹽酸充分反應產生bg氫氣，則a與b的關系是（）.

A.a＞bB.a＜b

C.a=bD.無法比較

解析：相同質量的鐵和鋅與足量的稀酸反應時，金屬完全反應且反應后它們的化合價相同，均為+2價.生成氫氣的質量與金屬的相對原子質量有關，金屬的相對原子質量越大，生成的氫氣質量越小.鐵的相對原子質量小于鋅，故選A.

【針對練習】將一定質量的鎂和鋅放入相同質量相同濃度的稀硫酸中，充分反應后金屬均有剩余.則產生氫氣的質量（）.

A.鎂產生氫氣多

B.鋅產生氫氣多

C.兩種金屬產生氫氣一樣多

D.無法判斷

答案：C

規律技巧：涉及金屬與酸反應的量有：金屬的質量；金屬元素在反應后顯示的化合價；金屬的相對原子質量；金屬的活動性；產生氫氣的量；產生氫氣的時間；酸的量.這些量之間存在如下關系：（1）當金屬的化合價相同時，對于相同質量的金屬與足量的稀酸反應，金屬的相對原子質量越大，生成的氫氣越少；（2）等質量的同種金屬分別與不同的酸反應（酸足量），產生氫氣質量相等.

類型二、成分判斷型

例2某校研究性學習小組的同學為了對Cu－Zn合金、Fe－Cu合金、Fe－Zn合金、Fe－Al合金進行研究，他們取其中一種合金的粉末5.6g，與足量的稀硫酸充分反應，經測定，產生了0.38g氣體.則該合金可能是（）.

A.Cu－Zn合金

B.Fe－Cu合金

C.Fe－Zn合金

D.Fe－Al合金

解析：根據金屬活動性順序，Cu與稀硫酸不反應，Zn、Fe、Al都能與稀硫酸反應生成氫氣.分別計算出5.6gZn、Fe、Al與足量的稀硫酸充分反應產生氫氣質量為0.17g，0.2g，0.62g，經分析可以得出合金與酸反應后所得氫氣質量的取值范圍，進而得解.A.5.6gCu-Zn合金與足量的稀硫酸充分反應，產生氫氣的質量只能小于0.17g，故A錯誤；B. 5.6gFe-Cu合金與足量的稀硫酸充分反應，產生氫氣的質量只能小于0.2g，故B錯誤；C.5.6gFe-Zn合金與足量的稀硫酸充分反應，產生氫氣的質量只能大于0.17g小于0.2g，故C錯誤；D.5.6gFe-Al合金與足量的稀硫酸充分反應，產生氫氣的質量只能大于0.2g小于0.62g，0.38g在此范圍內，故D符合題意.故選D.

【針對練習】某不純的鐵5.6g與足量的稀硫酸充分反應，生成0.21g氫氣，則鐵中混有的金屬可能是（）.

A.ZnB.Cu

C.MgD.Ag

答案：C

規律技巧：根據金屬與酸反應所得氫氣質量判斷金屬的組成，可以先將不純的金屬樣品看作“純金屬”，計算出產生氫氣的理論值M，將實際產生氫氣的質量M′和M相比較.（1）M′＞M，所含雜質和酸能反應放出氫氣，且該金屬與氫氣的質量比要比主要成分金屬與氫氣的質量比偏小；（2）M′＜M，所含雜質有三種可能：和酸不能反應；和酸反應不產生氫氣；和酸反應放出氫氣，但質量比偏大；（3）M′=M，所含雜質至少有兩種，兼有（1）（2）兩種情況.

類型三、天平平衡型

例3在托盤天平兩邊各放一只燒杯，調節至平衡.在兩只燒杯里注入完全相同的足量稀鹽酸，然后分別向左右兩燒杯中加入質量相等的鐵和金屬A，此時，兩燒杯中都有氣體產生，反應過程中天平指針慢慢向左偏轉（如圖1）；指針偏轉到一定角度后，又慢慢向右偏轉；反應結束后，天平指針指向右端（如圖2）.則天平右端加入的金屬A可能是（）.

圖1

圖2

A.ZnB.Mg C.CuD.Al

解析：根據質量相等的鐵和金屬A加入完全相同的足量稀鹽酸，反應過程中天平指針慢慢向左偏轉，可判斷金屬A反應與鹽酸反應放出氫氣速率大于金屬鐵即金屬A的活動性比鐵強；根據金屬活動性順序鎂＞鋁＞鋅＞鐵＞銅，可知鋅、鎂、鋁都符合這一要求.反應結束后，天平指針指向右端，可判斷等質量金屬A完全反應放出氫氣質量小于金屬鐵，4種等質量金屬完全反應放出氫氣的質量由多到少的順序為鋁＞鎂＞鐵＞鋅，則只有金屬鋅符合這一要求.故選A.

【針對練習】在托盤天平兩端各放一只燒杯，調節至平衡.在兩只燒杯里各加入等質量、等質量分數的稀鹽酸，然后向左右兩燒杯中分別放入質量相等的鎂和鋁，待充分反應后，鎂有剩余，則還可以觀察到的現象是（）.

①天平保持平衡；②鋁也有剩余；③天平指針偏向放鎂的一方；④天平指針偏向放鋁的一方.

A.只有①B.①和②C.②和④D.只有③

答案：B

規律技巧：本題可利用類型一的方法判斷產生氫氣多少.根據“天平兩端凈增質量相等，天平才能保持平衡”，否則，天平指針最終將偏向凈增質量較多的一端.

類型四、圖象分析型

例4兩個燒杯中裝有等質量的金屬鋅和鎂，然后分別逐漸加入同濃度的稀硫酸，產生氫氣的質量與加入硫酸的質量關系如圖3所示.下列說法正確的是（）.

A.該圖反映出鎂比鋅的金屬活動性強

B.a點時，兩個燒杯中的酸都恰好完全反應

C.b點時，兩個燒杯中產生氫氣的質量相等

D.c點時，兩個燒杯中都有金屬剩余

圖3

解析：根據鎂和鋅金屬活動性比氫強，均能與稀硫酸反應，等質量的金屬鋅和鎂，分別逐漸加入同濃度的稀硫酸，由生成氫氣的質量與加入硫酸的質量關系圖，最終鎂產生的氫氣質量多做出判斷.A.由產生氫氣的質量與加入硫酸的質量關系圖，鎂產生的氫氣質量多，但無法得出鎂和鋅的金屬活動性關系，故該說法錯誤；B.a點時，鎂和稀硫酸恰好完全反應，鋅早已完全反應，故該說法錯誤；C.b點時，鎂產生的氫氣多，鋅產生的氫氣少，故該說法錯誤；D.c點時，鎂和鋅均沒有完全反應，兩個燒杯中都有金屬剩余，故該說法正確.故答案為D.

【針對練習】將等質量的鎂和鐵分別放入等質量、相同質量分數的稀鹽酸中，產生氫氣的質量與反應時間的關系如圖4所示，下列說法錯誤的是（）.

A.反應結束后鎂一定有剩余

B.反應消耗鹽酸的總質量一定相等

C.0-t1時段，產生氫氣的質量鎂比鐵大

D.0-t2時段，參加反應的鎂的質量與鐵相等

圖4

答案：D

規律技巧：分析圖象時要做到“五看”，即看坐標、看比例、看起點、看終點、看轉折點，將圖象表示意義與化學知識結合起來，從而理解圖象題的真正意義.一般的判斷規律有：（1）金屬越活潑，圖示反應的曲線越陡；（2）當金屬的化合價相同時，金屬的相對原子質量越小，與酸反應產生的氫氣越多，曲線的拐點越高.可簡單概括為：越陡越活，越高越小；（3）不等價金屬與酸完全反應用金屬和氫氣質量比來判斷氫氣的多少（質量比越大，生成氫氣越少，反之生成氫氣越多）.

總之，我們通過探究得出解決問題的一般規律，不僅可以幫助我們快速解答問題，更重要的是可以使我們各方面的能力得到提高.