内容正文:
化学
广西
课堂精讲册
1
单元4 金属和金属材料
专题培优3 金属与酸反应的曲线分析
考情预览
常考模型 题位 题型 分值
氢气质量与反
应时间 等量金属足量酸 2022.25(3) 填空简答 2
足量金属等量酸 2023.20C 选择 0.5
氢气质量与酸的质量 2022.30 计算题 6
氢气质量与金属的质量 — — —
实质分析(创新考法) 2023.20ABD 选择 1.5
备
考
指
导 教师在备考中要特别关注以下几点能力:
①审题能力:即题干所述是“等量金属足量酸”还是“等量酸足量金属”;
②读图能力:关注曲线中的横纵坐标代表的化学信息、斜率大小、平台高低等关键信息;
③逻辑推理能力:将观察到的曲线特征与化学原理结合,得出结论
(活动性强弱、反应快慢、产氢量等)。
在学生理解的基础上,可借助以下口诀辅助记忆:斜看活动性(陡强
缓弱,只针对氢气质量与反应时间曲线),平台看产量(高多低少),拐点看快慢(早完早停),平台若等高,酸少一样多
专题精讲
重要公式:氢气质量=参加反应的金属质量×
类型1 氢气质量——反应时间(以Mg、Al、Zn为例)
等量金属足量酸 足量金属等量酸
等量金属足量酸 足量金属等量酸
由于酸足量,金属等量,则最终生成氢气的
质量由① 的量决定。加入等量金
属,全部参与反应,则由氢气质量公式可得
出 的值越大,最终生成
的氢气的质量越② ,则最终三者生成
氢气的质量大小关系为③ 由于金属足量,酸等量,
则最终产生氢气的质量由
④ 的量决定。由于
加入酸的量相等,则最终
生成氢气的质量大小关系
为⑤
金属
大
Al>Mg>Zn
酸
Mg=Al=Zn
反应速率:金属越活泼,反应速率越⑥ ,曲线斜率越⑦ 。
镁、铝、锌与酸反应速率的大小关系是⑧
【易错警示】金属与酸的反应曲线中,只有横坐标是反应时间的才能判
断金属活动性顺序,横坐标为酸或金属质量时,无法判断金属的活动性
强弱
快
大
Mg>Al>Zn
【典例1】(2020北部湾改编)将等质量的A、B、C三种金属(生成物中金属
元素均为+2价),分别放入质量分数相等且足量的稀盐酸中,产生H2的质
量与反应时间的关系如图所示。下列说法错误的是 ( B )
B
A. 可根据图示得出三种金属的活动性顺序为A>C>B
B. 可根据图示得出三种金属的相对原子质量大小
为A>B>C
C. 完全反应生成氢气的质量大小为A>B>C
D. A与稀盐酸反应的化学方程式为A+2HCl
ACl2+H2↑
方法点拨
第一步:提取题干关键信息。根据题干中“等质量的三种金属分别放入质
量分数相等且足量的稀盐酸中”,可得出 足量, 等量。
第二步:锁定图像,从横坐标、纵坐标、拐点、斜率大小等分析,将图像
信息转化为相应的化学知识。如图所示:
酸
金属
反应时间
产生氢气的质量
A>B>C
能
A>C>B
第三步:隐含信息提取。根据信息3得到产生氢气的质量大小,由
的值越大,产生的氢气质量越大,进而得出三种金属
的相对原子质量大小关系为 。
A<B<C
类型2 氢气质量——酸的质量(以Mg、Al、Zn为例)
等量金属中加入足量酸:
当酸的质量≤m1 g时,酸不足,金属足量,产生氢气的质量
由① 的量决定,则产生氢气的质量② ;
随着酸的不断增加,当酸的质量>m1 g时,金属逐渐反应
完,酸足量,则生成氢气的质量由③ 的量决定,则
的值越大,生成氢气的质量越④ ,
三种金属生成氢气的质量大小关系为⑤
酸
相等
金属
大
Al >Mg>Zn
【典例2】向两个盛有相同质量铝粉和铁粉的烧杯中,分别滴加相同浓度
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( C )
C
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,两个烧杯中都有金属剩余
D. 右侧曲线能反映铁和铝的金属活动性强弱
【解析】a点时铝与稀硫酸恰好完全反应,此时盛放铁粉的烧杯中酸已过
量,A错误;b点时产生氢气的质量:铝>铁,B错误;c点后两个烧杯中
氢气质量继续增大,说明c点时两个烧杯中都有金属剩余,C正确;右侧
曲线无法确定铝、铁与稀硫酸的反应速率,不能反映铁和铝的金属活动性
强弱,D错误。
类型3 氢气质量——金属质量(以Mg、Al、Zn为例)
等量酸中加入足量的金属:
当金属的质量≤m2 g时,金属不足,酸足量,产生氢气的质量由① 的量决定,则 的值越大,产生氢气的质量② ;
随着金属的不断增加,当金属的质量>m2 g时,出现金属足量、酸不足的情况,此时生成的氢气质量由③ 的量决定,等量的酸,则最终生成氢气的质量大小关系为
④
金属
越大
酸
Al=Mg=Zn
【典例3】将足量的 Mg、Zn、Fe 分别加入等质量等浓度的稀盐酸中, 放
出H2 的质量与消耗金属的质量的关系正确的是( D )
D
【解析】将足量的 Mg、Zn、Fe 分别加入等质量等浓度的稀盐酸中,刚
开始,金属不足,酸过量,产生氢气的质量由金属的量决定,由于三种金
属在化合物中均显+2价,则相对原子质量越大,产生氢气的质量越小,
产生氢气的质量大小关系为Mg>Fe>Zn;随着金属的不断增加,金属足
量,酸不足,此时生成的氢气质量由酸的质量决定,等量的酸,则最终生
成的氢气质量大小关系为Mg=Fe=Zn,D符合题意。
针对训练
1. [氢气质量与反应时间:等量金属足量酸]现将等质量的X、Y两种金
属,分别放入溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,产生氢气的质量与反应
时间的关系如图所示(已知X、Y在生成物中化合价均为+2),则下列说法
不正确的是 ( D )
A. 生成氢气的质量:X>Y
B. 相对原子质量:X<Y
C. 消耗硫酸的质量:X>Y
D. 金属活动性大小:X>Y
D
【解析】由反应生成氢气的质量与反应时间的关系图可知,两种金属完全
反应后,生成氢气的质量X>Y,A正确;X、Y金属的化合价、金属的质
量均相等,完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,即产
生氢气多的相对原子质量小,由反应生成氢气的量与反应时间的关系图可
知,在金属完全反应后,生成氢气的质量X>Y,因此可判断相对原子质
量Y>X,B正确;金属与酸反应生成氢气时,氢气来源于酸中的氢元素,
所以消耗硫酸的质量X>Y,C正确;由反应生成氢气的质量与反应时间
的关系图可知,Y曲线的倾斜程度大于X,则可判断金属活动性Y>X,D
错误。
2. [氢气质量与反应时间:足量金属等量酸]足量的 X、Y 两种金属(相对
原子质量:X>Y),分别与等质量等浓度的稀硫酸反应,产生氢气的质量
与反应时间的关系如图所示(X、Y 在生成物中化合价均为+2)。下列说法
不正确的是( C )
C
A. 生成氢气的质量:X=Y
B. 消耗硫酸的质量:X=Y
C. 参加反应的金属的质量:X<Y
D. 金属活动性:X<Y
【解析】根据图像可知生成氢气的质量相等,A正确;因为X、Y足量,
稀硫酸浓度相同,质量相等,当金属足量时,酸全部反应,所以消耗硫酸
的质量相等,B正确;因为X、Y在生成物中化合价均为+2,设对应的金
属为M,则反应的化学方程式为M+H2SO4 MSO4+H2↑,则相对原子
质量大的金属(已知:相对原子质量:X>Y)与等质量的硫酸反应消耗的金
属质量多,所以参加反应的金属的质量为X>Y,C错误;由题图可知,Y
与硫酸的反应速率较快,所以金属活动性为Y>X,D正确。
3. [氢气质量与酸的质量]两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁,然后分别
逐渐加入同浓度的稀硫酸,产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所
示。下列说法正确的是( D )
A. 该图反映出镁比锌的金属活动性强
B. a点时,两个烧杯中的酸都恰好完全反应
C. b点时,两个烧杯中产生氢气的质量相等
D. c点时,两个烧杯中都有金属剩余
D
【解析】由产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系图可知,最终镁产生的
氢气质量多,但无法得出镁与锌的金属活动性的强弱,A错误;a点时,
镁与稀硫酸恰好完全反应,锌早已完全反应,硫酸有剩余,B错误;b点
时,镁产生的氢气质量比锌多,C错误;c点时,锌与镁均没有完全反
应,两个烧杯中都有金属剩余,D正确。
4. [氢气质量与金属质量]a、b、c分别代表镁、铝、铁三种金属中的一
种,它们与酸反应生成氢气的关系如图,x轴表示金属的质量,y轴表示
产生的氢气的质量,则下列说法正确的是( B )
A. 金属活动性顺序是a>b>c
B. a、b、c分别是铝、镁、铁
C. 生成物中金属元素的化合价是a>b>c
D. 金属的相对原子质量是a<b<c
B
【解析】根据产生氢气的质量与反应的金属的质量关系图可知,等质量的
金属产生氢气的质量关系是a>b>c,等量镁、铝、铁与足量酸发生反应
产生氢气的质量大小关系为铝>镁>铁,因此a为铝、b为镁、c为铁,B
正确;三种金属的活动性由强到弱的顺序为镁、铝、铁,故活动性顺序为
b>a>c,A错误;生成物中铝为+3价,铁为+2价,镁为+2价,故生成
物中金属元素的化合价为a>b=c,C错误;铝、镁、铁的相对原子质量
分别为27、24、56,故金属相对原子质量是b<a<c,D错误。
5. 易拉罐主要以铝或铁中的一种作为罐体主材,设计以下方法区分罐体主
材:将可乐罐和椰汁罐分别剪裁出质量、形状均相同的两片分别置于锥形
瓶中,同时加入足量的溶质质量分数相同的稀硫酸如图1,用数字传感器
测得瓶内气体压强变化如图2(已知:温度越高压强越大,单位体积内分子
数目越多压强越大),下列说法中错误的是( D )
D
A. 时间为70 s时,椰子罐产生的氢气更多
B. 反应结束后,可乐罐产生的氢气更多
C. 压强达到高点后均略有下降,说明反应均放热
D. 由传感器测得的压强变化曲线可知,可乐罐主材是铁
【解析】由图可知,时间为70 s时,放入椰子罐的锥形瓶内气体压强
较大,故椰子罐产生的氢气更多,A正确;反应结束后,放入可乐罐
的锥形瓶内气体压强更大,故可乐罐产生的氢气更多,B正确;压强
达到高点后均略有下降,说明反应均放热,C正确;铁与硫酸反应生
成硫酸亚铁和氢气,Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,铝与硫酸反应生
56 2
成硫酸铝和氢气,2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑,
54 6
18 2
每18份质量铝能生成2份质量氢气,每56份质量铁能生成2份质量氢
气,等质量的铝和铁与足量稀硫酸反应,铝生成的氢气质量更多,故
可乐罐主材是铝,椰汁罐主材是铁,D错误。
6. [综合型]下列图像不能正确反映其反应过程的是 ( C )
A B
C
C D
A. 向足量的锌和铁中分别加入等质量、等浓度的稀盐酸
B. 向等质量的锌和铁中分别加入足量等浓度的稀盐酸
C. 向等质量、等浓度的稀硫酸中分别加入锌和铁
D. 向等质量的锌和铁中分别加入等浓度的稀盐酸
【解析】金属活动性Zn>Fe,向足量的锌和铁中分别加入等质量、等浓
度的稀盐酸,锌与稀盐酸的反应速率较快,故锌的曲线比铁的陡,金属与
酸反应时生成的氢气中氢元素全部来自酸中的氢元素,故完全反应时生成
的氢气的质量相等,A正确;锌的金属活动性比铁强,锌与稀盐酸的反应
速率较快,故锌的曲线比铁的陡,根据
Zn+2HCl ZnCl2+H2↑,
65 2
Fe+2HCl FeCl2+H2↑
56 2
可知,向等质量的锌和铁中分别加入足量的、等浓度的稀盐酸,铁与稀盐
酸反应生成氢气的质量大,B正确;金属与酸反应时氢气中的氢元素来自
酸中的氢元素,因为酸的量相同,金属过量,故最终生成的氢气的质量相
等;生成等质量的氢气,消耗锌的质量要比消耗铁的质量多,C错误;向
等质量的锌和铁中分别加入等浓度的稀盐酸,若消耗稀盐酸的质量相同,
则生成氢气质量相同,故开始时两斜线重合,后因稀盐酸过量,铁消耗的
稀盐酸多,生成的氢气多,拐点高,D正确。
7. 新考法 数字化实验 (2025梧州一模)室温时,利用压强传感器研究质量
相同的一块镁片和一块锌片分别与等浓度、等质量的稀盐酸反应的实验如
图甲,压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。下列说法正
确的是 ( B )
B
A. 曲线②是Mg与稀盐酸反应的压强变化曲线
B. 曲线①中A为最高点,AB段没有发生化学变化
C. 曲线①的压强上升比曲线②高,说明①产生H2总量更多
D. 反应结束后Zn一定有剩余
【解析】镁的金属活动性比锌强,则曲线①是镁与稀盐酸反应的压强变化
曲线,A错误;曲线①中A为最高点,说明镁完全反应,AB段为温度逐
渐降低导致压强减小的过程,没有发生化学变化,B正确;曲线①、曲线
②最后压强相等,说明两者产生的氢气质量相等,C错误;生成氢气质量
相等时,消耗镁、锌的质量比是24∶65,因此镁片一定有剩余,而锌片不
一定有剩余,D错误。
8. 新考法 创新图像 (2023广西20题2分)向三个烧杯中分别放入足量的
Mg、Al、Fe粉末,同时加入质量分数相同的100 g稀盐酸,充分反应。反
应的有关图像错误的是 ( D )
D
【解析】镁、铝、铁与盐酸反应的化学方程式及质量关系如下:
Mg+2HCl MgCl2+H2↑
24 73 95 2
2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑
54 219 267 6
Fe+2HCl FeCl2+H2↑
56 73 127 2
因为金属足量,则稀盐酸完全反应。如反应73份质量的HCl,溶液质量的
增加情况为镁增加24-2=22份,铝增加 =16份,铁增加56-2=54
份,所以溶液增加质量Fe>Mg>Al,A正确;消耗73份质量的HCl需要镁
的质量为24份,铝的质量为 =18份,铁的质量为56份,所以消耗相同
质量的稀盐酸需要金属的质量Fe>Mg>Al,金属过量,最终稀盐酸全部
消耗,则最终消耗稀盐酸质量相同,B正确;金属活动性:Mg>Al>
Fe,则镁与稀盐酸的反应速率最快,至完全反应所需时间最短,铝次之,
铁最慢;足量的Mg、Al、Fe粉末分别与质量分数相同的100 g稀盐酸充分
反应,最终生成氢气的质量相等,C正确;由上述B分析可知,最终稀盐酸全部反应,消耗金属的质量Fe>Mg>Al,金属活动性Mg>Al>Fe,则相同时间内消耗的金属质量Mg>Al>Fe,D错误。
35
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