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化学干货 金属与酸反应的图象问题

 太行森林 2020-01-04

金属与酸溶液反应这一知识点的出现,通常是考查同学们对生成氢气的快慢和多少的掌握情况,往往还会与图象联系在一起,因此,图象题的学习是第八章的重点。

我们来分析一下

Mg、Al、Zn、Fe

四种金属与酸反应的图象问题。

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首先,

复习一下常见金属在溶液中的活动性顺序

  • 在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。

  • 在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

  • 在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

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我们在做图象题时要注意的几点内容:

  • 首先要注意横坐标纵坐标的物理意义。

  • 其次要注意特殊点的含义,例如起始点转折点

  • 最后要注意曲线的趋势的含义。

1

等量金属和足量酸的反应

(1)横坐标表示时间,纵坐标表示生成氢气的质量

图1

如图1所示,当金属与稀盐酸溶液反应时,随着反应的进行,生成氢气的质量越来越多,此时在图象上表现为从O发出的一条上升的直线,且生成氢气越快,这条直线的倾斜程度越大。横坐标表示时间,直线的倾斜程度只需看金属活动性,倾斜程度即坡陡坡缓,“坡越陡”表示生成氢气越快,“坡越缓”表示生成氢气越慢。

当金属与稀酸溶液充分反应后,生成氢气的质量将不再发生变化,此后在图象上表现为一条水平直线。生成氢气越多,水平直线在图像上就越高。因此,从图象上看生成氢气的多少,只需看直线的高度,即线高线低,“线越高”表示生成的氢气越多,“线越低”表示生成的氢气越少。通过上图,我们可以得出的结论是:

产生H₂由快到慢的顺序为:

Mg>Al>Zn>Fe

产生H₂由多到少的顺序为:

Al>Mg>Fe>Zn

//

(2)横坐标表示金属的质量,纵坐标表示生成氢气的质量

向足量的酸中逐渐加入金属,所加的金属能够完全反应,所以得到的图象为从O发出的射线。由以上分析可知,等质量的金属产生的氢气由多到少的顺序为Al、Mg、Fe、Zn,因此生成氢气质量随加入金属质量的变化图象如图2所示。

图2

2

足量金属和等量酸的反应

(1)横坐标表示时间,纵坐标表示生成氢气的质量

图3

如图3所示,当金属与稀盐酸溶液反应时,随着反应的进行,生成氢气的质量越来越多,图象表现为从O发出的一条上升的直线。到某一时刻,酸反应完了,反应停止,横坐标表示时间,直线的倾斜程度只需看金属活动性(Mg>Al>Zn>Fe),因为金属足量,氢气的质量完全取决于酸的量,所以几种金属产生的氢气的质量是相等的,得出的结论是:

产生H₂由快到慢的顺序为:

Mg>Al>Zn>Fe

产生H₂由多到少的顺序为:

Mg=Al=Zn=Fe

//

(2)横坐标表示金属的质量,纵坐标表示生成氢气的质量

向等量的酸中逐渐加入金属,随着金属质量增加,氢气的质量越来越多,图象表现为从O发出的一条上升的直线。当酸反应完时,氢气质量不再增加,上升的直线变为水平直线,且四种金属的反应情况相同。我们已知当金属质量相等时,生成H₂由多到少的顺序为Al、Mg、Fe、Zn,因为生成氢气的质量相等,所以四种金属生成氢气的图示如下:

图4

总结

  • 横坐标表示时间时,直线的倾斜程度代表金属的活泼性,越陡越活泼,顺序依次是Mg、Al、Zn、Fe;横坐标表示金属质量时,直线的倾斜程度代表氢气的质量,越陡产生的氢气质量越多,顺序依次是Al、Mg、Fe、Zn。

  • 酸足量时,氢气质量取决于金属质量;酸不足量时,产生的氢气质量相等,图象如图3、图4所示。

练习







1.有等质量的A、B两金属,A的相对原子质量小于B的相对原子质量,将A放入质量分数为15%的稀硫酸中,B放入质量分数为15%的稀盐酸中,在反应中A、B均为正二价,产生氢气的质量随反应时间变化曲线如下图所示。下列说法正确的是

A.产生氢气的速率A<B

B.反应后A、B一定都有剩余

C.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等

D.消耗B的质量一定小于A的质量







答案

答案:C

解析:

A.金属的活动性越强,和酸溶液反应时产生气体的速率也就越快,根据图象不难看出,金属A完全反应后所需要的时间短,即A的活动性强,故A错误;

B.等质量的不同金属得到的氢气一样多,说明参与反应的金属的质量一定不一样多,因此至少有一种金属剩余,故B错误;

C.产生的氢气相等,那么氢离子质量相等,因为硫酸和盐酸的相对分子质量不相等,因此稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等,故C正确;

D.由于A的相对原子质量小,因此得到相同质量的氢气,参加反应的金属A的质量要少一些,故D错误。







2.等质量的两种常见金属A、B(两者在化合物中呈现的化合价相同)与足量的盐酸反应,那么在反应时间O∼T时,生成氢气的速率为A     B;A、B的金属活动顺序为A      B;A、B最终生成氢气的质量为A     B;A、B相对原子质量为A     B。(填“大于”“小于”或“等于”)







答案

答案:小于  小于  大于  小于

解析:

由图象可知,在O∼T时间内,金属A生成的氢气比金属B生成的氢气少,因此生成氢气的速率A小于B。金属的活动性越强,生成氢气越快;金属的活动性越弱,生成氢气越慢。所以金属A的金属活动性比B弱。由图象还可知,最终A生成氢气的质量比B生成的氢气多。在金属质量和金属在化合物中呈现的化合价相同的条件下,根据生成氢气的质量与金属的相对原子质量成反比,得知A的相对原子质量小于B的相对原子质量。

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