2025年河北省中考化学一轮复习----金属与酸反应的图像分析

金属与酸反应的图像分析 考向1　等量金属与足量酸反应 解题模型　分别向等质量、形状相同的Al、Mg、Fe中滴入足量等质量分数的稀酸，产生氢气的质量与反应时间及加入酸的质量关系如图1、2所示。 图1　　　　　　　　图2 (1)反应速率(图1)：形状相同的不同金属与相同质量分数的酸反应时，曲线越陡，反应速率越_____(填“快”或“慢”)，金属的活动性越_____，则等质量的三种金属与酸反应速率的大小关系为________________。 快 强 Mg＞Al＞Fe 金属 大 Al＞Mg＞Fe ②(图2)：a.刚开始反应稀酸量不足时(即当酸的质量≤m时)，产生氢气的质量由______的质量决定，图中三种金属的对应产生氢气的质量大小关系为________________。 b．酸足量时，随着稀酸的不断加入，金属完全反应，开始出现拐点，生成氢气的质量由参加反应的金属的质量决定，“价量比”越大，产生氢气的质量就越______，对应消耗酸的质量也越______，图中三种金属的对应产生氢气的质量大小关系为________________。 酸 Al＝Mg＝Fe 大 大 Al＞Mg＞Fe 考向2　等量酸与足量金属反应 解题模型　分别向等质量、等质量分数的稀酸中分别加入足量、形状相同的三种金属Al、Mg、Fe，产生氢气的质量与反应时间及加入金属的质量关系如图3、4所示。 图3　　　　　　　　图4 (1)反应速率：(图3)：形状相同的不同金属与等质量、等质量分数的稀酸反应时，曲线越陡，反应速率越______(填“快”或“慢”)，金属的活动性越______。则三种金属与酸反应速率的大小关系为________________。 (2)生成氢气的质量：①(图3)：金属足量，与等量的酸反应时，最终生成氢气的质量由______的质量决定，则最终生成氢气的质量关系为________________。 ②(图4)：a.刚开始反应金属不足时(即0＜m金属＜m1时)，生成氢气的质量由________的质量决定，“价量比”越大，产生氢气的质量就越______，图中三种金属的对应产生氢气的质量大小关系为________________。 b．金属足量，随着金属的不断加入，稀酸完全反应时(即m金属＞m2时)，生成氢气的质量由______的质量决定，图中三种金属的对应产生氢气的质量大小关系为________________。 快 强 Mg＞Al＞Fe 酸 Al＝Mg＝Fe 金属 大 Al＞Mg＞Fe 酸 Al＝Mg＝Fe 特别提醒　(1)横坐标为酸的质量或金属质量时，曲线的斜率不表示单位时间内产生氢气的质量，因此不能据此判断金属的活动性强弱。 (2)金属与酸反应的质量变化曲线：金属与酸反应，溶液质量一定增加，金属质量一定减小。 考向3　金属与酸反应的数字化图像 不同金属的活动性不同，与酸反应的速率不同；等质量的不同金属，与酸反应产生氢气的体积不同。通过压强、温度或其他传感器，可检测反应过程中密闭容器内某些物理量的变化。 【例】 ('24攀枝花一模)运用数字技术探究金属与酸的反应。向250 mL的烧瓶内注入25 mL溶质质量分数为8.8%的稀盐酸，分别剪取长约4 cm、宽约0.4 cm的镁、铝、锌、铁、铜金属条，打磨后投入烧瓶中，迅速塞紧带有压强传感器的橡皮塞(见图1)，点击采集，得到如图2所示的气压变化曲线。回答下列问题： (1)曲线a对应的金属是______。 (2)写出曲线b对应反应的化学方程式______________________________。 (3)曲线c在18 s左右达到最高点后又略微下降的原因是_______________ ___________________________________________________。 图1　　　　　　　　　 图2 铜 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 镁与稀盐酸反 应放热，在18 s左右反应结束，温度降低，压强减小 (4)下列说法错误的是______。 A．d对应的反应速率适中，适合实验室制取气体 B．从0～100 s图像可推测e对应的金属打磨不彻底 C．从250～450 s图像推测e反应时盐酸浓度在变大 C 解析　镁、铝、锌、铁、铜的金属活动性依次减弱。分析题图，曲线a无起伏，即没有气体产生，铜与稀盐酸不反应，则曲线a对应的金属是铜；曲线b变化较慢，即对应反应的速率较慢，对应的金属是铁；曲线c是压强变化最快的，即对应金属的活动性最强，故曲线c对应的金属应是镁，在18 s左右达到最高点后又略微下降的原因是：镁与稀盐酸反应放热，在18 s左右反应结束，温度降低，压强减小；d对应的反应速率适中，应是锌，可用于实验室制取氢气；曲线e对应的是铝。曲线e在0～100 s内几乎没有上升，说明铝条打磨不彻底，酸与金属氧化物反应不放出氢气，压强不变；从250～450 s的图像看，是因为铝表面的氧化铝已反应完，铝与盐酸反应产生氢气，且反应放热，温度升高，压强迅速增大。随着反应的进行，盐酸浓度在变小。 1. ('24安徽六安模拟)取一定质量的锌粒和铜片于同一敞口容器中，再逐渐加入稀硫酸。加入稀硫酸的质量与有关量的变化关系图正确的是(　 　) C 2．('24邯郸二模)等质量的X、Y两种金属分别和足量的同体积、同浓度的盐酸反应，产生气体的质量与时间的关系如图所示(金属的化合价相同)。下列说法中不正确的是(　 　) A．t1时，产生气体的质量：X＞Y B．t2时，消耗金属的质量：X＞Y C．t3时，消耗金属的质量：X＝Y D．t3时，消耗盐酸的质量：X＝Y D 3．('24唐山路北区二模)烧瓶中放入铝片，加入稀盐酸如图甲，烧瓶内气压变化如图乙所示。下列说法正确的是(　 　) 甲　　　　　　　　　 乙 A．AB段对应溶液的质量几乎不变 B．BC段发生的反应是Al＋2HCl===2AlCl2＋H2↑ C．D点对应反应结束 D．CD段没有发生化学变化 D 强化练习 1．取一定量打磨后的铝片于某容器中，再逐渐加入稀盐酸。加入稀盐酸的质量与有关量的变化关系图像不正确的是(　 　) A B C D B 2．('24南宁模拟)将等质量的金属Mg、Fe粉末分别放入到等质量且质量分数相同的稀盐酸中充分反应。下列图像与实验相符的是(　 　) A B C D C 3．向两个盛有相同质量铝粉和铁粉的烧杯中，分别滴加相同质量分数的稀硫酸，产生氢气的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是(　 　) A．a点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应 B．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量相同 C．c点时，B烧杯溶液中溶质只有硫酸铁 D．右侧曲线不能反映铁和铝的金属活动性强弱 D 解析　a点时，A烧杯中的酸恰好完全反应，B烧杯中的酸有剩余，故A错误；由图示可知，b点时，两个烧杯中产生氢气的质量不相同，故B错误；c点时，两个烧杯都能继续产生氢气，则c点时，两个烧杯中都有金属剩余，则B烧杯溶液中溶质只有硫酸亚铁，故C错误；右侧曲线不能反映反应的速率，不能反映铁和铝的金属活动性强弱，故D正确。 4．('24廊坊安次区二模)向盛有一定量黄铜(铜锌合金)的烧杯中逐滴滴加稀硫酸，反应过程中产生气体的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是(　 　) A．M点时，所得溶液呈蓝色 B．M、N、P点时，剩余固体的质量：M＜N＝P C．M、N、P点时，溶液中均只含有一种溶质 D．根据数值a和b可计算稀硫酸中溶质的质量分数 D 解析　锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜与硫酸不反应，M点时，所得溶液呈无色，故A错误；随着稀硫酸的加入，锌不断被消耗，剩余固体的质量逐渐减小，N点时，氢气质量达到最大值，锌完全被消耗，此时剩余固体质量等于铜的质量，铜与硫酸不反应，则P点时，剩余固体质量与N点时相等，故M、N、P点时，剩余固体的质量:M>N=P，故B错误；M点和N点时，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，此时溶液中溶质只有硫酸锌；P点时，加入了过量的稀硫酸，铜与硫酸不反应，此时溶液中含有硫酸和硫酸锌两种溶质，故C错误；根据质量守恒定律，化学反应前后氢元素的质量不变，则生成氢气的质量等于硫酸中氢元素的质量，则硫酸的质量为b g÷，则稀硫酸中溶质的质量分数为× 100%，则根据数值a和b可计算稀硫酸中溶质的质量分数，故D正确。 5．('24济宁模拟)向三个烧杯中分别放入等质量的Mg、Al、Fe粉末，同时加入等质量的相同溶质质量分数的稀盐酸，充分反应后，三个烧杯中稀盐酸均过量。反应的有关图像正确的是(　 　) A B C D B 解析　等质量的Mg、Al、Fe与足量等质量的相同溶质质量分数的稀盐酸反应，参加反应的物质及生成的物质的质量关系如下： Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 24　　73　　　95　　 2 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 54　 219　　 267　　 6 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 56　 73　　 127　 2 为方便比较，Al与盐酸反应可看成： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 18　　73　　 89　　 2 根据以上质量关系可知，参与反应的三种金属质量相同时，Al、Mg、Fe消耗稀盐酸的质量关系为∶∶，所以等质量的三种金属消耗稀盐酸的质量关系为Al>Mg>Fe，最终Al消耗的稀盐酸最多，Fe最少，故A错误；等质量的三种金属产生氢气的质量关系是Al>Mg>Fe(根据化学方程式中的质量关系可知，Al是18 g可生成2 g H2，Mg是24 g可生成2 g H2，Fe是56 g可生成2 g H2，则等质量的Al、Mg、Fe与足量稀盐酸反应生成H2的质量是Al最多，Fe最少)，因溶液增加的质量是加入金属的质量和生成H2的质量差，加入金属的质量都相等，产生H2越多，溶液质量增加得越少，故溶液增加的质量关系是Fe>Mg>Al，故B正确；等质量的Mg、Al、Fe与足量稀盐酸反应生成H2的质量关系为Al>Mg>Fe，而图中生成H2的质量相等，故C错误；因酸过量，最终三种金属完全反应，且三种金属的质量相等，而图中消耗的三种金属的质量不相等，故D错误。 6．('24江门二模)向盛有a g铜锌粉末的烧杯中逐滴加入稀硫酸，搅拌，该过程中剩余固体与加入稀硫酸的质量关系如图所示。下列说法错误的是(　 　) A．M点时，溶液中的溶质只有硫酸锌 B．N点时，生成气体的总质量达到最大 C．该铜锌粉末中锌的质量为(a－b) g D．N→P过程中，溶液的pH逐渐增大 D 解析　在金属活动性顺序中锌＞氢＞铜，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不与稀硫酸反应，M点时锌有剩余，则溶液中的溶质是硫酸锌，故A正确；N点时，锌和稀硫酸恰好完全反应，生成气体的总质量达到最大，故B正确；锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不与稀硫酸反应，b是铜的质量，则锌的质量为(a－b) g，故C正确；N点是锌和稀硫酸恰好完全反应，此时溶液为硫酸锌溶液，P点时所加稀硫酸过量，此时溶液中的溶质有硫酸锌和硫酸，溶液显酸性，pH＜7，N→P点时，硫酸过量，溶液的酸性增强，pH逐渐减小，故D错误。 (2)生成氢气的质量：①(图1)：酸足量，金属被消耗完，最终生成氢气的质量由________的质量决定，计算公式：生成氢气的质量＝参加反应的金属的质量×(简称“价量比”)，则金属在盐中的化合价相同时(技巧：为便于分析，铝在盐中的化合价为＋3价，可等效为＋2价，则其相对原子质量等效为18)，相对原子质量越小，产生氢气的质量越______。则等质量的三种金属生成氢气的质量大小关系为____________________。 $$