内容正文:
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Mg、Al、Fe、Zn分别与稀盐酸反应的曲线绘制
1.H2质量—时间曲线绘制
(1)定曲线坡度:图像中斜线的坡度表示产生氢气的快慢。
Mg、Al、Zn、Fe四种金属的活动性顺序为_____________,则反应过程中曲线的坡度由大到小的顺序为_____________。
Mg>Al>Zn>Fe
Mg>Al>Zn>Fe
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(2)定曲线水平线高度:图像中水平线的高低表示反应结束后产生氢气的多少,水平线越高,生成氢气越多。反应结束后产生氢气的质量,“谁不足听谁的”。
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①等量金属+足量酸:金属不足,生成氢气的量由金属的量决定。
假设四种金属的质量均为m,根据以下化学方程式分别计算生成氢气的质量。
2Al ~ 3H2↑ Mg ~ H2↑
54 6 24 2
m ____ m _____
Fe ~ H2↑ Zn ~ H2↑
56 2 65 2
m ____ m _____
则完全反应时,生成氢气质量的大小关系为_____________ ,曲线的水平线由高到低为_________________,反映在图像上,有多条水平线,如图1。此时消耗酸的质量顺序为_____________。
m
m
m
m
Al>Mg>Fe>Zn
Al、Mg、Fe、Zn
Al>Mg>Fe>Zn
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②足量金属+等量酸:酸不足,生成氢气的量由酸的量决定。
由于酸的质量和溶质质量分数相等,则酸中H+的质量相等,则生成氢气
质量的大小关系为_____________,反映在图像上,水平线重合,如图2。
Al=Mg=Fe=Zn
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(3)根据以上信息,分别在图1、图2中标出各曲线代表的金属。
Al
Mg
Fe
Zn
Fe
Mg
Al
Zn
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【归纳总结】
当金属在化合物中的化合价相同时,金属的相对原子质量越小,生成氢气的质量越大(人小志气大);m(H2)=×|金属化合价|。
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2.H2质量—酸质量曲线绘制
提示:可看成是向金属中逐滴加入稀盐酸。
当加入少量稀盐酸时,酸不足,产生氢气的质量由________(填“金属”或
“稀盐酸”)决定,由于酸等量,故开始时产生氢气的质量相等;待四种金
属完全反应时,金属不足,产生氢气的质量由______(填“金属”或“稀盐酸”)
决定,产生氢气的质量大小关系为_____________,如图3。请在图3中
标出各曲线代表的金属。
稀盐酸
金属
Al>Mg>Fe>Zn
Al
Mg
Fe
Zn
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3.H2质量—金属质量曲线绘制
提示:可看成是向稀盐酸中逐渐加入金属。
当加入少量金属时,金属不足,产生氢气的质量由______(填“金属”或“稀盐
酸”)决定,等质量金属产生氢气的质量大小关系为_____________;待稀盐酸
完全反应后,酸不足,产生氢气的质量由________(填“金属”或“稀盐酸”)决定,
由于加入的酸等量,故最终产生氢气的质量相等,如图4。请在图4中标出各
曲线代表的金属。
金属
Al>Mg>Fe>Zn
稀盐酸
Al
Mg
Fe
Zn
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【易错提醒】
根据H2质量—酸/金属质量的图像,无法判断金属的活动性。
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【母题】 相同质量的镁、铁、锌三种金属,分别与足量的、相同质量分数的稀硫酸充分反应,生成氢气质量与反应时间关系如图。分析图像判断,下列说法正确的是( )
A.金属锌反应速率最大
B.金属锌的活动性最强
C.金属镁生成氢气质量最多
D.金属铁消耗稀硫酸质量最多
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【解题模板】
第1步:明确横纵坐标信息
横坐标为反应时间,纵坐标为生成的氢气的质量。
第2步:分析曲线坡度
横坐标为反应时间,纵坐标为氢气的质量,曲线坡度与反应速率有关,坡度越大,反应速率越快,金属活动性越强,故AB错误。
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第3步:分析曲线水平线高度
纵坐标为氢气的质量,水平线越高,生成氢气的质量越大,消耗稀硫酸的质量越大,因为氢气中的氢元素全部来自稀硫酸。故C正确,D错误。
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【变式1】 H2质量—时间关系
1.将等质量的铁粉和锌粉分别与等质量且溶质质量分数相等的稀盐酸充分反应,产生氢气的质量与时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a表示铁与稀盐酸反应
B.a表示的反应,金属一定有剩余
C.b表示的反应,稀盐酸一定有剩余
D.若有一种金属剩余,则剩余的金属一定是铁
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2.现将等质量和形状均相同的甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量随反应时间的关系如图所示(已知甲、乙、丙在生成物中的化合价均为+2)。下列说法正确的是(B )
A.相对原子质量:丙<乙<甲
B.金属活动性:乙<丙<甲
C.消耗硫酸的质量:甲<乙<丙
D.甲、乙、丙可能分别是锌、铁、镁
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【变式2】 H2质量—金属质量关系
3.质量相同、质量分数相同的稀硫酸与足量Mg、Al、Zn、Fe充分反应,生成氢气质量与金属质量的关系如图所示,分析图像信息,得出结论正确的是( )
A.四种金属与酸反应的速率:Al>Mg>Fe>Zn
B.四种金属的活动性顺序:Al>Mg>Fe>Zn
C.若相同质量的四种金属完全反应,消耗酸的质量相等
D.稀硫酸完全反应时,消耗金属的质量:Zn>Fe>Mg>Al
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4.将质量相等的Mg、Al、Zn三种金属分别放入质量和质量分数均相等的三份稀硫酸中,反应结束后,生成氢气的质量关系不可能的是( )
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【变式3】 H2质量—酸质量关系
5.在两只烧杯中分别放入相同质量的镁、锌两种金属,然后向两只烧杯中分别倒入相同质量、相同质量分数的稀硫酸,反应产生氢气的质量与消耗稀硫酸的质量关系如图。综合以上信息得到以下结论,合理的是( )
A.从图像可以看出,金属镁比金属锌的活动性强
B.若两种金属都有剩余,二者得到的氢气质量相同
C.若稀硫酸有剩余,二者得到氢气的质量相同
D.若两种金属完全溶解,二者消耗稀硫酸的质量相同
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【变式4】 H2质量—时间/金属质量/酸质量图像判断
6.(改编题)下列所示图像分别对应四个变化过程的一种趋势,其中正确的图像
个数有( )
①图甲,在一定量Fe(NO3)2、 AgNO3和Cu (NO3)2的混合溶液中加入铁粉
②图乙,向等质量的锌粉和铁粉中,分别加入足量且相同质量分数的稀盐酸
③图丙,向等质量的锌粉和铁粉中,分别加入足量且相同质量分数的稀盐酸
④图丁,向质量和质量分数都相等的稀盐酸中,分别加入足量的锌粉和铁粉
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A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
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1.(2025·威海乳山模拟)将等质量的铁、锌、铜三种金属与足量的稀盐酸反应,下列图示正确的是( )
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2.(2025·德州齐河模拟)将打磨过的等质量的铝片、铁片分别置于两个等体积的密闭容器中,分别一次性加入足量等体积、等浓度的稀硫酸,测得容器内压强随反应时间的变化如图。下列说法正确的是( )
A.金属活动性:Fe>Al
B.消耗硫酸的质量:Al>Fe
C.最终生成气体的质量:Al=Fe
D.该实验中放热现象的明显程度:Fe>Al
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3.(2024·潍坊潍城三模)为了探究金属与酸反应的规律,兴趣小组进行了如下实验:取等质量且表面积相同的铁片、镁片、锌片,分别与等体积、等浓度的稀盐酸反应,用温度传感器测得反应温度随时间变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.等质量的三种金属与足量稀盐酸完全反应生成等质量的H2
B.Mg比Zn、Fe更适合与酸反应以获得平稳的H2流
C.锌片与稀盐酸反应至50 s时,溶液中的溶质为ZnCl2
D.相同条件下,金属越活泼,与酸反应放出的热量越多
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4.【原创题】 向等质量的铝片和铁片中分别滴加 100 g 相同质量分数的稀硫酸,反应过程中产生的气体的质量与所加稀硫酸的质量关系如图所示,下列叙述正确的是( )
A.从图中可以看出铝的金属活动性比铁的强
B.反应结束后两种金属均有剩余
C.折线b表示的是铝和稀硫酸反应的情况
D.反应结束后所得溶液的质量相等
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5.在相同质量、相同质量分数的稀硫酸中,分别加入足量的Mg、Fe、Zn三种金属,其发生反应的质量关系如图所示。读识该图并判断,下面推论合理的是( )
①反应速率:Mg>Fe>Zn
②反应生成氢气质量:Mg=Fe=Zn
③反应后溶液质量:Mg=Fe=Zn
④反应后溶液溶质质量分数:Mg<Fe<Zn
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
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