耿昌福
金屬與稀硫酸(稀鹽酸)的反應是初中化學的重點知識,有關反應的坐標圖象題是中考的熱點與難點。下面結合例題,歸納總結解題思路,幫助同學們突破此類問題。
[找真題 就這么考!]
例(2021·山東·濟寧)一定質量M、N兩種金屬,分別與相同質量、相同質量分數的稀硫酸反應,生成氫氣的質量與反應時間的關系如圖1所示。分析圖象得到的以下結論中,不正確的是( )。
A. 兩種金屬的活動性:M>N
B. 兩種金屬生成氫氣的質量:M=N
C. 兩種金屬消耗稀硫酸的質量:M=N
D. 充分反應后,得到溶液的質量:M=N
[找思路 就這么想!]
本題考查金屬與稀硫酸(稀鹽酸)反應的有關知識,綜合性較強,不僅需要根據圖象和題意分析出直接信息,還需要通過計算比較出用量的大小。
分析圖象可知,在相同的反應時間內,M生成的氫氣比N多,則兩種金屬的活動性:M>N,A正確。圖象中,當反應結束時,金屬A和金屬B生成的氫氣質量相等,B正確。由于生成的氫氣的質量相同,而氫氣中氫元素全部來自于硫酸,所以參加反應的稀硫酸的質量也是相等的,C正確。本題中M、N屬于未確定的金屬,兩種金屬的相對原子質量大小不能確定,充分反應后,得到溶液的質量也無法比較,D錯誤。答案:D。
[找總結 就這么做!]
以Mg、Al、Zn、Fe為例,等質量金屬和足量稀硫酸(稀鹽酸)的反應,當橫坐標表示時間、縱坐標表示生成氫氣的質量時,圖象如圖2。分析圖象可得:
(1)直線的傾斜程度決定了金屬活動性順序,即:斜率大,反應速率快,金屬的活動性強,在開始時,相同反應時間內產生的氫氣多;
(2)當圖象變?yōu)樗街本€,表示反應結束生成氫氣的質量將不再發(fā)生變化,即:水平直線越高,生成氫氣越多。
產生氫氣由快到慢的順序為:Mg>Al>Zn>Fe;產生氫氣的總質量由多到少的順序為:Al>Mg>Fe>Zn。
[找變形 就這么活!]
在解答金屬與稀硫酸(稀鹽酸)反應的圖象題時一定要注意橫坐標與縱坐標的意義,坐標意義不同,圖象也有所區(qū)別。另外還要注意曲線中的“三點”:起點、轉折點、終點。
【變形1】等質量的Mg、Al、Zn、Fe和足量稀硫酸(稀鹽酸)的反應,當橫坐標表示稀硫酸(稀鹽酸)的質量、縱坐標表示生成氫氣的質量時,圖象如圖3。
【變形2】等質量Mg、Al、Zn、Fe和足量稀硫酸(稀鹽酸)的反應,當橫坐標表示金屬的質量、縱坐標表示生成氫氣的質量時,圖象如圖4。
分析:在金屬與稀硫酸(稀鹽酸)發(fā)生化學反應的過程中,氫元素全部來自硫酸(鹽酸),故當參加反應的硫酸(鹽酸)的質量相等時,生成的氫氣的質量也相等;當參加反應的硫酸(鹽酸)的質量不同時,生成的氫氣質量也不同。由于變形1、變形2中的稀硫酸(稀鹽酸)足量,當相同質量的金屬全部反應完,消耗的硫酸(鹽酸)的質量不同,生成氫氣的質量關系為:Al>Mg>Fe>Zn。
【變形3】等質量、等濃度的稀硫酸(稀鹽酸)中加入足量的Mg、Al、Zn、Fe,當橫坐標表示時間、縱坐標表示生成氫氣的質量時,圖象如圖5。
【變形4】等質量、等濃度的稀硫酸(稀鹽酸)中加入足量的Mg、Al、Zn、Fe,當橫坐標表示金屬質量、縱坐標表示生成氫氣的質量時,圖象如圖6。
分析:金屬活動性的順序為:Mg>Al>Zn>Fe,反應時間的順序為:Mg < Al < Zn < Fe。當等質量、等濃度的硫酸(鹽酸)全部反應完時,生成的氫氣質量相等。
【跟蹤練習】相同質量的M、N兩種活潑金屬,分別與足量質量分數為8%的稀鹽酸反應(M、N在生成物中均為+2價),生成氫氣的質量和反應時間的關系如圖7。下列敘述正確的是( )。
A. 金屬的活動性:N>M
B. 兩個反應生成氫氣的體積:N = M
C. 兩個反應消耗稀鹽酸的質量:N < M
D. 兩個反應消耗稀鹽酸的質量:N = M
答案:C