聚焦金屬與酸反應(yīng)圖象題

考向分析

金屬與酸反應(yīng)的圖象問題常出現(xiàn)在選擇題、填空題、計(jì)算題中，特點(diǎn)是把多個因素對體系變化的影響直觀地表示出來。在解答這類題時要運(yùn)用數(shù)學(xué)思維分析圖象，準(zhǔn)確理解題意，弄清圖象題中給定的變量關(guān)系，依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律或通過計(jì)算解答。

學(xué)習(xí)策略

1.金屬活動性順序及應(yīng)用

規(guī)律：排在氫前面的金屬能與稀鹽酸或稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣。相同條件下，金屬越活潑，與酸反應(yīng)越劇烈，在相同時間內(nèi)，產(chǎn)生氫氣越快。

2.比較金屬與酸反應(yīng)時生成氫氣的質(zhì)量

方法：比較生成氫氣質(zhì)量的多少，要利用化學(xué)方程式，找出反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物間的質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行判斷。具體來說，哪種物質(zhì)被消耗完，就以哪種物質(zhì)的質(zhì)量作為計(jì)算依據(jù)。

（1）其他條件相同時，等質(zhì)量的鎂、鋁、鋅、鐵與過量的稀硫酸或稀鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由金屬決定。同學(xué)們不需要記憶某些規(guī)律性公式，但要知道判斷方法，具體如下。

（相對原子質(zhì)量：Mg — 24、Al — 27、Zn — 65、Fe — 56、H — 1）

利用化學(xué)方程式，可知等質(zhì)量的鎂、鋁、鋅、鐵與足量酸反應(yīng)，氫氣質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖1，可得到以下結(jié)論：①產(chǎn)生氫氣質(zhì)量為Al > Mg > Fe > Zn；②金屬的化合價相同時，相對分子質(zhì)量越小，生成氫氣質(zhì)量越大。可簡記為“人小志氣大”；③氫氣的質(zhì)量為酸中氫元素的質(zhì)量，故消耗的酸的質(zhì)量為Al > Mg > Fe > Zn。

（2）其他條件相同時，足量的鎂、鋁、鋅、鐵與相同質(zhì)量、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸或稀鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由酸決定。氫氣的質(zhì)量為酸中氫元素的質(zhì)量，酸的質(zhì)量相等，生成氫氣的質(zhì)量必然相等。可簡記為“等酸放等氣”。氫氣質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖2。

3.體現(xiàn)H2與酸質(zhì)量關(guān)系的圖象

圖3表示分別向等質(zhì)量的鋅、鐵中加入過量的、等濃度的稀鹽酸時，酸的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量關(guān)系。

（1）a點(diǎn)之前，稀鹽酸的量不足，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由稀鹽酸的質(zhì)量決定，則產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等。

（2）隨著稀鹽酸的不斷滴加，稀鹽酸過量，金屬的量不足，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由金屬的質(zhì)量決定。等質(zhì)量的鐵比鋅消耗的酸多，產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量大。

特別提醒：縱坐標(biāo)表示產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量，橫坐標(biāo)表示酸的質(zhì)量時，無法判斷金屬活動性的強(qiáng)弱。

方法技巧

1.抓住圖象特征認(rèn)真分析坐標(biāo)中縱、橫坐標(biāo)所表示的含義，正確讀取所需的數(shù)據(jù)或信息。

2.學(xué)會識圖、析圖，正確完成圖象與化學(xué)知識間的轉(zhuǎn)化。識圖、析圖的關(guān)鍵是要做到“五看”。

一看坐標(biāo)：弄清楚橫、縱坐標(biāo)的含義。

二看起點(diǎn)：圖象的起點(diǎn)代表一個反應(yīng)的開始。金屬與酸接觸就反應(yīng)，故其圖象起點(diǎn)從原點(diǎn)開始。

三看拐點(diǎn)：圖象的拐點(diǎn)或終點(diǎn)代表一個反應(yīng)的結(jié)束，拐點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)就是生成物質(zhì)量的最大值。拐點(diǎn)先出現(xiàn)（或傾斜角度越大）的金屬，其活動性更強(qiáng)；拐點(diǎn)后的水平圖線所對應(yīng)的縱坐標(biāo)數(shù)值越大，該金屬生成的氫氣越多。

四看趨勢：看圖象的走向，上升或下降代表物質(zhì)質(zhì)量的變化。上升代表生成物的質(zhì)量增加，下降代表反應(yīng)物的質(zhì)量減小。

五看比例：如果圖象中橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示氫氣質(zhì)量，斜線越陡，說明單位時間內(nèi)產(chǎn)生氫氣越多，反應(yīng)越快，金屬活動性越強(qiáng)。

拓展延伸

影響金屬與酸反應(yīng)速率的因素有以下4個方面：（1）金屬越活潑，反應(yīng)速率越快；（2）酸的濃度越大，反應(yīng)速率越快；（3）金屬與酸的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；（4）溫度越高，反應(yīng)速率越快。

變式訓(xùn)練

1.現(xiàn)有等質(zhì)量X、Y兩種金屬，分別放入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的足量稀硫酸中，反應(yīng)后X、Y在生成物中化合價均為+2價。產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖4所示。請判斷下列說法錯誤的是（ ）。

A. 生成氫氣的質(zhì)量：X > Y B. 相對原子的質(zhì)量：X > Y

C. 金屬活動性：Y > X D. 消耗硫酸的質(zhì)量：X > Y

2.向一定質(zhì)量的稀硫酸中加入鋅粉至過量，下列圖象合理的是（ ）。

3.在質(zhì)量相等、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的稀硫酸中，分別加入等質(zhì)量的鋅粉和鐵粉，生成氫氣質(zhì)量（m）隨反應(yīng)時間（t）的變化曲線如圖5所示。下列表述正確的是_________（填數(shù)字序號）。

①A表示鋅和稀硫酸的反應(yīng)曲線；②反應(yīng)結(jié)束后消耗兩種金屬的質(zhì)量相等；③反應(yīng)結(jié)束后稀硫酸都沒有剩余；④反應(yīng)結(jié)束后兩種金屬一定都有剩余；⑤反應(yīng)結(jié)束后生成的氫氣質(zhì)量相等

答案：1. B 2. C 3. ①③⑤

（作者單位：遼寧省實(shí)驗(yàn)學(xué)校）

名師簡介：申艷秋，遼寧省骨干教師，遼寧省化學(xué)學(xué)科兼職教研員，就職于遼寧省實(shí)驗(yàn)學(xué)校，從事化學(xué)教學(xué)工作30余年，遼寧省初中化學(xué)申艷秋名師工作室主持人，沈陽師范大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，2008、2012、2014和2020年沈陽市中考命題組成員。