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1、2013/9/24 金属与酸反应的图像题一般情况下，活泼金属可以与稀盐酸、稀硫酸等稀酸溶液发生反应生成氢气。涉及金属与酸反应问 题的图像题，侧重于考查金属的活动性、金属的相对原子质量、氢气的质量（或体积）、溶液的质量、 溶质质量分数等相关量的变化关系。解答这类题的关键是，读懂图像本意，审清图像内涵。准确理解并 应用图像中的相关信息，正确解题。如图 1，图中横坐标代表时间，纵坐标代表生成氢气的质量。当金属与稀酸溶液反应时，随着反应 的进行，生成氢气的质量越来越大，此时在图像上表现为一条上升的直线（如图 1 中 OA 段所示 ），且 生成氢气越快，这条直线的斜率越大（即“坡度越陡”）。因此，从图像
2、上看生成氢气的快慢只须看 “坡度陡、坡度缓”，“坡度越陡”表示生成氢气越快，线段 OA 的斜率与金属的活动性强弱有关。金 属活动性越强，线段斜率越大。“坡度越缓”表示生成氢气越慢，金属活动性越弱，线段斜率越小。当 金属与稀酸溶液充分反应后，生成氢气的质量将不再变化，此后在图像上表现为一条水平直线（如图 1 中的 AB 段所示）。生成氢气越多，这条直线表现在图像上就越高。因此，从图像上看生成氢气的多少， 只须看“线高、线低”，“线越高”表示生成氢气越多，“线越低”表示生成氢气越少。综上所述，解决这类问题时，一般需要用到下列规律：1.在温度、金属颗粒大小和稀酸溶液溶质质量分数一定的条件下，金属的活
3、动性越强，生成氢气就 越快；生成氢气越快，说明金属的活动性就越强。2.当金属的化合价相同时，对于相同质量的金属，金属的相对原子质量越大，生成的氢气越少；生 成的氢气越多，金属的相对原子质量越小。例 1.锌和稀硫酸反应生成氢气，几次实验的锌的用量不等，但稀硫酸的用量相同。锌的用量（X 轴） ，生在氢气的体积（Y 轴）（在同温同压下测定）关系如图 2，下列关于实验结果描述错误的是（ ）A线段 AB（包括 A 点）表示锌过量、硫酸已耗尽B线段 AB（不包括 A 点）表示锌过量、硫酸已耗尽C线段 OA（包括 A 点）表示锌和过量的硫酸反应D线段 OA（不包括 A 点）表示锌和过量的硫酸反应解析：一定质
4、量的锌与足量的稀硫酸充分反应，图 2 中 A 点表示某一时刻，反应刚好停止。线段 OA（包括点 A）表示金属和过量的稀硫酸反应。线段 AB（不包括点 A）表示金属已经反应完，而稀硫酸过量。不过，值得我们注意的是，如果是足量的锌与一定量的稀硫酸充分反应时，那么线段 OA（包括 点 A）则表示过量的金属和稀硫酸反应。线段 AB（不包括点 A）表示稀硫酸已经 消耗完，而锌过量。解答：B、D如图 3，金属 A 的活动性要比金属 B 的活动性强。如果金属 A、B 与相同质量分 数的酸溶液反应后生成的化合物中元素化合价相同（ 如同为+2 价等）那么，生成 氢气的体积越多或质量越大，则该金属的相对原子质量越
5、小。图 3 中金属 B 的相对原子质量小于金属 A 的相对原子质量。 足量的 A、B 两种金属同时分别放入两份溶质质量分数相同的少量稀盐酸中，如果反应后出现一种 金属有剩余或两种金属都有剩余，而稀盐酸完全消耗了，那么它们生成氢气的体积（或质量）相等，如 图 4 所示。练一练 将物质的量相等的铝粉和铁粉分别与同体积、同浓度的稀硫酸反应。反应情况如图 5 所示。 有关叙述中正确的是（ ）A铝粉、铁粉和硫酸均有剩余B铝粉、铁粉均反应完，硫酸有剩余C硫酸、铝粉均反应完，铁粉有剩余D硫酸、铁粉均反应完，铝粉有剩余例 2. 某探究小组的同学对金属的性质很感兴趣，探究金属的活泼性。 取等质量的 A、B 金属
6、，分别投入溶质质量分数相同的足量的盐酸中，生成氢气的质量（m）与时间 （t）的关系如图 6（已知 A、B 元素在生成物中的化合价相同）1.由图 6 分析，甲、乙、丙三位同学的对话正确的是（ ）甲：时间 t1时，产生氢气的质量 AB乙：到时间 t2时，金属均有剩余丙：两种金属原子 的相对原子质量 AB2.结论：金属 A、B 的活泼性强弱关 系是（ ）解析：金属与酸反应涉及的量有：金属的质量；金属元素在反应中显示的化合价；金属的相 对原子质量；金属的活动性；产生氢气的量；产生氢气的时间；酸的量。这些量之间存在如下 关系：1.当金属的化合价相同时，对于相同质量的金属，金属的相对原子质量越大，生成的氢
7、气越少；生 成的氢气越多，金属的相对原子质量越小。2.在温度、金属颗粒大小和稀酸溶液溶质质量分数一定的条件下，金属的活动性越强，生成氢气就 越快；生成氢气越快，说明金属的活动性就越强。可通过曲线的斜率来判断金属的活动性，斜率越大， 反应的速率越快，则金属的活动性越强。解决这类问题有时要讨论两种情况：1.如果酸足量，由于 A、B 的相对原子质量不同，则产生氢气的量不同；2.如果酸不足，产生氢气的量相同，相对原子质量小的金属一定过量，相对原子质量较大的金属可 能过量，也可能正好完全反应。本题中等质量的 A、B 金属，分别投入溶质质量分数相同的足量的盐酸 中。由图示产生氢气的量不相等，属于第一种情况
8、解答：1、甲、丙 2、 AB练一练 等质量的镁、锌、铁分别跟足量的稀硫酸在室温下起反应，图 7 中能够正确反映产生氢气 质量 m 与反应时间 t 关系的图像为（ ）练一练 将质量相等的 A、B、C 三种金属，同时 分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成 H2的质量与 反应时间的关系如图 8 所示。根据图中所提供的信息， 得出的结论正确的是（ ）（A、B、C 在生成物中均为+2 价） A放出 H2的质量是 ABCB金属活动性顺序是 ABCC反应速率最大的是 A D相对原子质量是 CBA练一练 将等质量的镁、铁、锌，分别放入三份溶质质量分数相同的稀盐酸中，反应生成的 H2质 量与反
9、应时间的关系如图 9 所示。根据图中的信息，作出的判断不正确的是（ ）A图线 x 表示镁的反应情况 B铁消耗的稀盐酸质量最大C镁、锌一定过量，铁可能反应完D镁一定过量，锌、铁可能反应完我们在讨论金属与酸反应的图像问题时，一定要分清图像中 X、Y 轴所表示的具体含义，因为变换 了 X、Y 轴的内容，所对应的图像就会出现不同的情形。如果 X 轴表示参加反应的金属的质量， Y 轴表 示生成的氢气的质量，一定量的不同金属与足量的酸进行反应，如 图 10 所示。假设三种金属分别为铝、 镁、铁，你能找出其中代表铁的线条吗？这时，我们可采取以下方法：1、在图像上画一条平行于 X 轴的直线与三个线条交于不同的
10、三个点， 比较这三个点的横坐标数值的大小，数值越大，表示产生等质量的氢气时，消耗的金属质量越多，数值 越小，表示产生等质量的氢气时，消耗的金属质量越少；2、在图像上画一条平行于 Y 轴的直线与三个 线条交于不同的三个点，比较这三个点的纵坐标数值的大小，数值越大，表示相等质量的金属完全反应 后，产生的氢气越多；数值越小，表示相等质量的金属完全反应后，产生的氢气越少。通过以上分析， 我们不难看出，线条 C 表示的金属是铁。练一练 图 11 表示 Fe、Zn、Mg、Al 分别跟稀盐酸反应制取氢气的质量（m）与所用的金属质量（M）之间的关系图， 其中正确的是 （ ） 刚才提到，我们在 讨论金属与酸反应
11、 的图像问题时，一 定要分清图像中 X、Y 轴所表示的 具体含义，因为变换了 X、Y 轴的内容，所对应的图像就会出现不同的情形。进行变式训练时，有时还会出现如下的 情况。例 3.向一定量的铁粉中逐滴加入稀硫酸至过量，图 12 是反应过程中某种物质的质量 Y 随加入稀硫 酸的质量变化的关系，则 Y 不可能表示（ ）A消耗铁粉的质量 B生成硫酸亚铁的质量C溶液的总质量 D生成氢气的质量解析：根据金属与酸反应的原理与过程，图中确定了 X 轴的含义，表示稀硫酸的质量，那么一段时 间后，消耗铁粉的质量从无到有，渐渐增多，完全消耗后，不再变化。生成硫酸亚铁的质量也是从无到 有，渐渐增多，反应停止后，不再变
12、化。生成氢气的质量也是从无到有，渐渐增多，反应停止后，不再 变化。而溶液的质量一开始不应该是 0，并且反应后溶液的质量一直在增加。所以 Y 轴有可能是消耗铁 粉的质量、生成硫酸亚铁的质量、生成氢气的质量，Y 轴不可能表示溶液的总质量。解答：C练一练 如图 13 表示等质量的金属 Mg 和 Al 分别与足量且质量分数相等的稀硫酸反应，下 列叙述正确的是（ ）AX 表示反应所用时间，Y 表示生成氢气的质量 BX 表示生成氢气的质量，Y 表示反应所用时间CX 表示滴加稀硫酸的质量，Y 表示生成氢气的质量DX 表示参加反应的金属的质量，Y 表示生成氢气的质量提示：质量相等的 Mg 和 Al 与足量且质
13、量分数相等的稀硫酸反应，Al 产生氢气的质量比 Mg 产生氢 气的质量多，同时 Al 消耗的硫酸质量也比 Mg 消耗的硫酸质量多。因为两种金属的活动性不相同，所以 它们反应所需的时间也不相同。例 4.白铁是镀锌的铁，将白铁投入到稀硫酸溶液中，反应产生氢气的 质量和反应时间的关系如图 14，写出不同时间的化学方程式：1.0-t1间不产生氢气： 2.t1-t2间产生氢气速度快： 3.t2后产生氢气较慢： 解析：因为白铁是镀锌的铁，白铁最外层的锌与空气中的氧气反应生成致密的氧化锌。将白铁投入 到稀硫酸中，刚开始应是氧化锌与硫酸反应，此时没有气泡产生。反应的化学方程式是： ZnO+H2SO4=ZnSO
14、4+H2O ，除去氧化锌后，锌与稀硫酸接触，快速反应产生氢气，化学方程式是： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2，镀锌层消耗后，铁与稀硫酸接触，缓慢地产生氢气，反应的化学方程式是： Fe+H2SO4=FeSO4+H2。解答： 1.ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O2.Zn+H2SO4=ZnSO4+H23.Fe+H2SO4=FeSO4+H2练一练 将相等质量的锌粒（X）与锌粉（Y）投入到相同体积相同质量分数的足量稀盐酸中，充分 反应。图 15 中能正确表示产生氢气的质量与反应的时间的关系的是（ ）提示：等质量的锌粒与锌粉与足量的稀盐酸充分反应后，生成的氢气的质量应该项相等。反应物的 颗粒大小
15、影响了反应的速率，也就是反应所需的时间有区别，颗粒越小反应就越快，所需要的时间就越 短。练一练：1、C 2、A 3、A D 4、C 5、D 6、C 7、A一、金属不足，酸过量一、金属不足，酸过量 1、等质量等质量的的 Mg、Al、Zn、Fe 和等质量等浓度且和等质量等浓度且过量过量的稀硫酸反应，比较生成氢气的质量和速率，完成下表。的稀硫酸反应，比较生成氢气的质量和速率，完成下表。 （提示：（提示： 假设金属质量均为假设金属质量均为 1 克，稀硫酸中溶质克，稀硫酸中溶质 H2SO4质量质量 98 克）克）核心：核心： 过量，过量， 用完用完Mg Al Zn Fe产生氢气的质量由大到小排列产生氢气的速率由大到小排列Mg+H2SO4 = MgSO4+H2 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4) 3+3H2 24 98 2 54 294 6Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2 Fe+H2SO4 = FeSO4+H2 65 98 2 56 98 2 2、向、向等质量等质量的的 Al、Fe(均已打磨均已打磨)中分别加入等质量等浓度且中分别加入等质量等浓度且过量过量的的稀硫酸，在右
