内容正文:
第一部分 教材知识精讲
主题一 物质的性质与应用
专项提升三 金属相关反应综合拓展
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一、金属与酸反应的图像分析
1.氢气质量与反应时间图像#1
图像 分析
酸不足 向等量酸中加入足量金属,产生的氢气质量由酸的量决
定;最终所生成的氢气质量一定相等;反应完全后各金属
所消耗的质量关系为 (根据化学方程式
计算)
酸足量 向等量金属中加入足量酸,生成的氢气质量由金属的量决
定;氢气质量金属质量 ,
的值越大,生成的氢气的质量越
大,曲线的拐点越高
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2.氢气质量与酸的质量图像#2
图像 分析
反应
阶段
(酸不足) 开始反应时,由于酸不足,金属过量,产生的氢气质量由
加入的酸的质量决定;各金属反应所产生的氢气质量相等
反应
完成
(酸足
量) 当金属完全反应后,生成的氢气的质量不再变化,曲线出
现拐点后变平直;各金属反应完成时出现拐点的高度不
同,表示生成的氢气质量不同,生成的氢气质量由金属的
量决定; 的值越大,生成氢气的质
量越大
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3.氢气质量与金属质量图像#3
图像 分析
反应阶
段
(酸足
量) 开始反应时,由于金属量不足而酸足量,产生的氢气质量
由金属的量决定,并且反应的速率不同,曲线不重合
反应完
成
(酸不
足) 随着金属的量不断增加,金属足量而酸不足,产生的氢气
质量由酸的量决定,并且最终生成的氢气质量相同,即曲
线的拐点高度相同;所消耗的金属的质量关系为
(根据化学方程式计算)
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4.溶液质量与反应时间图像#4
金属与酸反应,发生置换反应,置换出氢气,根据差量计算,参加反应的金属质
量都大于生成的氢气质量,故反应中溶液的质量是不断增加的,直至反应结束质量不
再变化。图像中横坐标表示反应时间,纵坐标为溶液的质量,注意图像中溶液的起始
质量不为零。
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二、金属与金属盐溶液反应后的成分分析
1.解题思路
(1)对题目中出现的所有金属按照活动性强弱进行排序。
(2)判断能发生的化学反应及反应的先后顺序,写出相应的化学方程式。
(3)根据题干信息或特殊现象等对反应后滤液中溶质和滤渣的成分进行分析。
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2.过程分析
(1)一种金属与混合盐溶液反应后的成分分析(2025.8;2024.14)
.优先原则(远距离先置换):金属单质优先与活动性最弱的金属盐反应,待活动性
最弱的金属全部置换完,再与活动性次弱的金属盐发生置换反应,以此类推。
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.成分分析:向、混合溶液中逐渐加入过量的 。
滤液中溶质成分 滤渣成分
点前 、、
点 、
段 、 、
点 、
点后 、、
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(2)混合金属与一种金属盐溶液反应
.优先原则(远距离先置换):多种金属与
一种盐溶液反应时,活动性最强的金属单
质优先与盐溶液反应,待其消耗完后,活动性次强的金属单质再与盐溶液反应,以此类推。
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.成分分析:向、混合物中逐渐加入过量的 溶液。
滤液中溶质成分 滤渣成分
点前 、 、、
点 、 、
段 、、 、
点 、、
点后 、、
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3.技巧总结
金属与金属盐溶液发生置换反应后,滤液中一定存在活动性最强的金属离子,
滤渣中一定存在活动性最弱的金属单质。
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例1 某校化学活动小组为探究、、 三种金属与酸的反应情况进行了如下实验:取
等质量的、、分别与足量浓度相同的稀硫酸反应,都生成 价的金属硫酸盐,反
应情况如图所示。下列对该图像解释的叙述正确的是( )
C
A.生成氢气的质量: B.相对原子质量:
C.金属活动性强弱: D.、、可能依次是:、、
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[解析] 由图可知,纵坐标是生成氢气的质量,所以生成氢气的质量由大到小的顺序是
;等质量的、、分别与足量浓度相同的稀硫酸反应,都生成 价的金属
硫酸盐,金属的相对原子质量越大,反应生成氢气的质量越少,所以相对原子质量由
大到小的顺序是 ;金属活动性强,与硫酸反应的速率越快,斜线越陡,所以
金属活动性由强到弱的顺序是 。
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例2 根据金属与酸反应的知识绘制了如下关系图,下列选项正确的是( )
D
①
②
③
④
A.①表示向等质量的锌粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相等的稀盐酸
B.②表示向等质量的铝粉和铁粉中分别加入溶质质量分数相等的稀盐酸
C.③表示向等质量、等质量分数的稀盐酸中分别加入铝粉和铁粉
D.④表示向等质量、等质量分数的稀盐酸中分别加入锌粉和铁粉
[解析] 常温下,等质量的铁、锌和铝分别与足量等溶质质量分数的稀盐酸反应,开始
稀盐酸的质量相等,生成氢气的质量相等,酸过量后,铝生成的氢气比较多;金属过
量,生成等质量的氢气,消耗的铝的质量要少。
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例3 将等质量的金属粉末、、 分别与三份浓度相同的盐酸反应,实验测得生成
气体的体积与时间 的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
B
A.曲线表示 与盐酸的反应
B.三份盐酸的体积可能相同
C.反应时,、、 可能均不足
D.其他条件不变,只将粉换成等质量 粉,生成气体体积可能
变多
[解析] 金属活动性,与盐酸反应速率,故曲线表示 与
盐酸的反应;由图像可知生成的气体体积相同,说明参加反应的盐酸的量相同,故三份
盐酸的体积可能相同;等质量的金属粉末、、 与盐酸完全反应时生成的氢气体
积不同,故反应时,、、 不可能均不足;铜不能与盐酸反应,故其他条件不变,
只将粉换成等质量 粉,生成气体体积不可能变多。
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例4 下列各图的变化趋势与选项要求不相符的是
( )
C
A.A表示向 溶液中不断加入稀盐酸
B.B表示向足量的稀硫酸中,分别加入等质量的
、
C.C表示时,向 饱和溶液中加水稀释
D.D表示向溶液中加入 溶液
[解析] 固体物质的溶解度只与温度有关,所以
时,向 饱和溶液中加水稀释,氯化铵
的溶解度不变。
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例5 [2025高新一中二模]下列图像能正确反映对应变化关系的是( )
D
A.等质量且表面积相同的镁片和铁片分别与足
量的相同浓度的稀硫酸反应
B.向盛有一定量氧化镁粉末的烧杯中不断加入
稀盐酸至过量
C.向一定质量硝酸铜和硝酸银的混合溶液中加
入锌粉
D.向等质量的氧化铜和氢氧化铜中分别加入相
同浓度的稀盐酸至过量
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[解析] 镁的金属活动性比铁强,反应速率快,至完全反应所需时间短,等质量且表面
积相同的镁片和铁片分别与足量的相同浓度的稀硫酸反应,镁生成氢气的质量比铁多;
氧化镁与稀盐酸反应生成氯化镁和水,随着盐酸的加入溶液的质量增加,恰好反应后,
溶液增加的质量为所加稀盐酸的质量,增加的速率降低;由化学方程式可知,锌和硝
酸银溶液反应的过程,溶液的质量减少,当硝酸银完全反应后,继续加入锌,会置换出
铜,溶液的质量增加。
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例6 把一定量铝粉和锌粉的混合物放入硫酸铜溶液中,充分反应后过滤,往滤渣中加
入稀盐酸有气泡产生。下列情况可能的是( )
A
A.滤渣只含有、 B.滤液中的溶质只含有
C.滤渣含有、 D.滤液中的溶质含有
[解析] 金属活动性: ,把一定量铝粉和锌粉的混合物放入硫酸铜溶液
中,铝先与硫酸铜反应生成硫酸铝和铜,待铝完全反应后,锌和硫酸铜反应生成硫酸
锌和铜,充分反应后过滤,往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生,说明滤渣中一定含锌,
则硫酸铜已经完全反应,铝一定与硫酸铜反应生成了硫酸铝和铜,故滤渣中一定含铜、
锌,可能含有铝;滤液中一定含硫酸铝,可能含有硫酸锌,一定不含有硫酸铜。
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例7 在溶质为、和 的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反
应后过滤,得到滤渣和蓝色滤液。下列判断正确的是( )
B
A.滤液中一定没有 B.滤液中可能有四种金属离子
C.滤渣中一定有,可能有和 D.向滤渣中加入稀盐酸可能有气泡产生
[解析] 镁、锌、铜、银的活动性强弱顺序为镁 锌 铜 银,在溶质为 、
和 的混合溶液中加入一定量的锌粉,锌先与硝酸银反应生成硝酸锌和
银,若锌有剩余,再与硝酸铜反应生成硝酸锌和铜,锌不与硝酸镁反应;充分反应后
过滤,得到滤渣和蓝色滤液,说明滤液中含有硝酸铜。无法确定硝酸银是否完全参加
了反应,滤液中可能含有 ;则滤液中一定含有的金属离子有铜离子、锌离子、
镁离子,可能含有银离子;滤渣中一定有 ,无法确定硝酸铜是否参加了反应,可能
是部分参加了反应,可能有 ,但一定没有锌;滤液中含有硝酸铜,则锌不可能有剩
余,则向滤渣中加入稀盐酸,不可能有气泡产生。
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例8 [2025交大附中四模]为验证铝、铁、铜的金属
活动性顺序,某同学进行了以下实验。
(1)分析后,同学们认为,无需进行实验____
(填序号)也可得出正确结论。
①
(2)上述实验结束后,该同学将三支试管中的所有物质全部倒入同一个烧杯中,发现
烧杯内的红色固体明显增多,原因是_________________________(用化学方程式解
释)。
[解析] 进行完上述实验结束后,该同学将三支试管中的所有物质全部倒入同一个烧杯
中,发现烧杯内的红色固体明显增多,说明了③中未反应的铁与②中剩余的硫酸铜发
生了反应。
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(3)待烧杯中物质充分反应后过滤,向滤渣中滴加稀盐酸,没有气泡产生。下列有关
分析正确的是___(填字母)。
A
A.烧杯内红色固体增多的同时,溶液的质量一定减少
B.过滤后,滤液中一定含,可能含有和
C.过滤后,滤渣中一定不含和,可能含有
[解析] 待烧杯中物质充分反应后过滤,向滤渣中滴加稀盐酸,没有气泡产生,说明了
溶液中没有剩余的铁。过滤后,滤液中一定含、,可能含有和 ;滤渣中一定
不含和,一定含有 。
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例9 某溶液仅含有和 两种溶质,某校课外活动小组的同学将溶液分为
A、B、C三份,各加入一定量的铁粉,充分反应后过滤、洗涤,分别得到滤渣和滤液。
(1)若将A得到的滤渣加入稀盐酸中有气泡产生,则其滤液中的溶质是__________
(写化学式,下同)。
[解析] 若将A得到的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生,则滤渣中一定含有铁粉,加入
的铁粉一定过量,铁粉将硝酸银和硝酸铜反应完全,那么滤液中的溶质只有 。
(2)若将B得到的滤渣加入稀盐酸中没有气泡产生,则其滤渣中可能含有____。
[解析] 若将B得到的滤渣加入到稀盐酸中没有气泡产生,则加入的铁粉没有剩余,因
为铁粉先与硝酸银反应生成银,则滤渣中一定含有 ,不能确定有没有铜。
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(3)若将C得到的滤液加入稀盐酸,有白色沉淀生成,则此滤液中含有的溶质是
____________________________,滤渣中含有的物质是____。
、、
[解析] 若向C得到的滤液滴加稀盐酸,有白色沉淀生成,则溶液中一定有 ,铁
已完全反应,只消耗部分硝酸银生成了硝酸亚铁,硝酸铜没有参加反应,则此滤液中
含有的溶质是、、,滤渣中含有的物质是 。
[解析] 金属活动性:铁 氢 铜 银,铁与硝酸铜、硝酸银反应,溶液中有两种金
属离子时,先要置换活动性较弱的金属离子,铁先与硝酸银反应,硝酸银完全
反应后,铁再与硝酸铜反应,反应的程度由铁的质量决定。
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