活潑金屬、酸、氫氣之間的質(zhì)量關(guān)系

吳詩琴

摘? 要：在順序表中，凡是在H前面的金屬都稱為活潑金屬，它們與稀鹽酸或者稀硫酸等非氧化性酸發(fā)生置換反應(yīng)都能放出氫氣。而置換出氫氣的多少與金屬的活潑性以及質(zhì)量都有關(guān)系，那么如何來確定它們之間的關(guān)系呢？本文從以下四個(gè)方面進(jìn)行了探討，希望能夠通過本文的講述，來幫助教師解決這部分的教學(xué)難點(diǎn)，讓學(xué)生在遇到類似的問題時(shí)，能夠輕松解答。

關(guān)鍵詞：活潑金屬;酸;氫氣

在課堂教學(xué)活潑金屬與酸的反應(yīng)時(shí)，為了讓學(xué)生能夠順利地計(jì)算出它們之間的關(guān)系，這時(shí)我們可以從已知條件入手，寫出化學(xué)方程式，并列出所求的量和代號(hào)，從而確定反應(yīng)中各個(gè)量的大小，之后確定按照哪個(gè)量計(jì)算，列出比例式進(jìn)行計(jì)算，得出答案。在初中階段，活潑金屬雖然有很多種，但是一般以鎂、鋁、鋅和鐵為例，原因在于鉀、鈣、鈉等金屬太活潑，所以在與酸混合后，反應(yīng)太劇烈，易發(fā)生爆炸，而錫、鉛與酸的反應(yīng)比較慢，因此在平時(shí)也不會(huì)涉及到這兩種金屬。接下來，本文就以鎂、鋁、鋅和鐵這四種金屬為例，對(duì)這一類問題進(jìn)行了闡述。

一、相同質(zhì)量的金屬與相同質(zhì)量的酸的反應(yīng)

在金屬與酸的反應(yīng)中，針對(duì)不同的情況，要進(jìn)行詳細(xì)的分析，從而得到的氫氣質(zhì)量。由于每種金屬的相對(duì)原子質(zhì)量不同，導(dǎo)致它們?cè)谂c酸反應(yīng)時(shí)，需要酸的質(zhì)量不同，所以通過比對(duì)，看給出的酸是否滿足反應(yīng)需求，如果酸少，那么就按酸的量來計(jì)算，如果金屬質(zhì)量少，那么就按金屬質(zhì)量來計(jì)算。

例如，現(xiàn)在與20g鎂、鋁、鋅、鐵和溶質(zhì)質(zhì)量40g的稀鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，那么它們生成氫氣量的多少為？

解析：設(shè)得到的氫氣的質(zhì)量為x，y，z，k克

Mg+2HCl=MgCl+H↑????????? 2Al+6HCl=2AlCl+3H↑

Zn+2HCl=ZnCl+H↑ ????????????Fe+2HCl=FeCl+H↑

通過比較，可以得出相同質(zhì)量下，鎂與稀鹽酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，應(yīng)該按鹽酸進(jìn)行計(jì)算。鋁與稀鹽酸反應(yīng)應(yīng)該按鹽酸進(jìn)行計(jì)算，鋅與稀鹽酸反應(yīng)應(yīng)該按鋅的量計(jì)算，鐵與稀鹽酸反應(yīng)應(yīng)該按鐵的量計(jì)算。所以這樣就有了參考，從而再計(jì)算生成氫氣的質(zhì)量。

二、相同質(zhì)量的金屬與足量酸的反應(yīng)

如果在酸足夠多的情況下與相同質(zhì)量的金屬進(jìn)行反應(yīng)，那么這時(shí)得到氫氣的質(zhì)量就要從金屬的相對(duì)原子質(zhì)量入手，通過計(jì)算獲得氫氣的質(zhì)量。

例如，相同質(zhì)量的鎂、鋁、鋅、鐵在與稀鹽酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量之比為？

首先我們?cè)O(shè)質(zhì)量為mg，由于鹽酸足夠，所以只考慮金屬的質(zhì)量就可以，設(shè)分別得到的氫氣質(zhì)量為x，y，z，k克這時(shí)列出化學(xué)方程式得出

Mg+2HCl=MgCl+H↑???????? 2Al+6HCl=2AlCl+3H↑

Zn+2HCl=ZnCl+H↑?????????? Fe+2HCl=FeCl+H↑

所以氫氣質(zhì)量的比為x：y：z：k=：：：，化簡即可得出答案。總之，相同質(zhì)量的金屬與足夠的酸產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量比較，由金屬的相對(duì)原子質(zhì)量和形成化合物時(shí)的化合價(jià)共同決定。

三、過量的金屬與相同質(zhì)量酸的反應(yīng)

過量的金屬與相同質(zhì)量的酸進(jìn)行反應(yīng)，這時(shí)我們?cè)谟?jì)算氫氣的質(zhì)量就要從酸入手，而不考慮金屬。

例如，把等質(zhì)量鎂、鋁、鋅和鐵分別投入不足量的鹽酸中，求生成氫氣的質(zhì)量之比？

解析：設(shè)鎂、鋁、鋅和鐵的質(zhì)量為mg，而生成的氫氣質(zhì)量為x、y、z、k克那么這時(shí)根據(jù)方程式可以得出：

Mg+2HCl=MgCl+H↑??????? 2Al+6HCl=2AlCl+3H↑

Zn+2HCl=ZnCl+H↑?????????? Fe+2HCl=FeCl+H↑

經(jīng)過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，x，y，z，k的值是相等的，所以可以得出一個(gè)規(guī)律，就是酸不足，金屬過量，那么氫氣的質(zhì)量按酸的多少來計(jì)算，并且等于酸中氫離子的物質(zhì)的量。

四、反應(yīng)速率對(duì)氫氣產(chǎn)生量的影響

在制取氫氣時(shí)，實(shí)驗(yàn)中要求反應(yīng)的速度不能太快，太快不容易控制，并且也不能太慢，太慢需要的時(shí)間長，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)可知，鎂的活性較高，制取氫氣時(shí)較快，鐵的活潑性不夠高，所以制取氫氣時(shí)較慢，因此通常實(shí)驗(yàn)室中不選用這兩種金屬制取。當(dāng)然在做這類題目時(shí)，也可以根據(jù)這一原理，從圖象中根據(jù)反應(yīng)速度來判斷是哪類金屬，從而推理算出氫氣的產(chǎn)生量。

總之，活潑金屬與酸的反應(yīng)是初中化學(xué)教學(xué)中常見的一類題目，但是學(xué)生在解答的時(shí)候常常會(huì)容易混淆，不知從何插手，所以教師在講解的過程中，幫助學(xué)生對(duì)這些題目進(jìn)行分類，使學(xué)生掌握這類題目的規(guī)律，從而使學(xué)生在遇到這類題目時(shí)，能夠輕松解答，解決這類問題。

參考文獻(xiàn)

[1]? 婁衛(wèi)潤，李麗盺，許九奎.以生為本 滲透化學(xué)學(xué)科思想方法的教學(xué)設(shè)計(jì)——《金屬與鹽酸、稀硫酸的反應(yīng)》課例賞析[J].教育實(shí)踐與研究（B），2019（04）.

[2]? 錢國明.金屬活動(dòng)性順序的理解及其應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版），2007（03）.