□向慶元

探究規(guī)律培養(yǎng)能力
——金屬與酸反應(yīng)的規(guī)律探究

□向慶元

近年來，涉及有關(guān)金屬與酸反應(yīng)的中考題，側(cè)重于考查金屬的活動(dòng)性、金屬的相對(duì)原子質(zhì)量、氫氣的質(zhì)量（或體積）等數(shù)量關(guān)系以及金屬中雜質(zhì)的判斷等問題，有時(shí)還與圖象、天平平衡等問題相結(jié)合.下面分類舉例說明.

類型一、質(zhì)量比較型

例1Wg鐵與足量的稀硫酸充分反應(yīng)產(chǎn)生ag氫氣，Wg鋅與足量的稀鹽酸充分反應(yīng)產(chǎn)生bg氫氣，則a與b的關(guān)系是（）.

A.a＞bB.a＜b

C.a=bD.無法比較

解析：相同質(zhì)量的鐵和鋅與足量的稀酸反應(yīng)時(shí)，金屬完全反應(yīng)且反應(yīng)后它們的化合價(jià)相同，均為+2價(jià).生成氫氣的質(zhì)量與金屬的相對(duì)原子質(zhì)量有關(guān)，金屬的相對(duì)原子質(zhì)量越大，生成的氫氣質(zhì)量越小.鐵的相對(duì)原子質(zhì)量小于鋅，故選A.

【針對(duì)練習(xí)】將一定質(zhì)量的鎂和鋅放入相同質(zhì)量相同濃度的稀硫酸中，充分反應(yīng)后金屬均有剩余.則產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量（）.

A.鎂產(chǎn)生氫氣多

B.鋅產(chǎn)生氫氣多

C.兩種金屬產(chǎn)生氫氣一樣多

D.無法判斷

答案：C

規(guī)律技巧：涉及金屬與酸反應(yīng)的量有：金屬的質(zhì)量；金屬元素在反應(yīng)后顯示的化合價(jià)；金屬的相對(duì)原子質(zhì)量；金屬的活動(dòng)性；產(chǎn)生氫氣的量；產(chǎn)生氫氣的時(shí)間；酸的量.這些量之間存在如下關(guān)系：（1）當(dāng)金屬的化合價(jià)相同時(shí)，對(duì)于相同質(zhì)量的金屬與足量的稀酸反應(yīng)，金屬的相對(duì)原子質(zhì)量越大，生成的氫氣越少；（2）等質(zhì)量的同種金屬分別與不同的酸反應(yīng)（酸足量），產(chǎn)生氫氣質(zhì)量相等.

類型二、成分判斷型

例2某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為了對(duì)Cu－Zn合金、Fe－Cu合金、Fe－Zn合金、Fe－Al合金進(jìn)行研究，他們?nèi)∑渲幸环N合金的粉末5.6g，與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，經(jīng)測(cè)定，產(chǎn)生了0.38g氣體.則該合金可能是（）.

A.Cu－Zn合金

B.Fe－Cu合金

C.Fe－Zn合金

D.Fe－Al合金

解析：根據(jù)金屬活動(dòng)性順序，Cu與稀硫酸不反應(yīng)，Zn、Fe、Al都能與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣.分別計(jì)算出5.6gZn、Fe、Al與足量的稀硫酸充分反應(yīng)產(chǎn)生氫氣質(zhì)量為0.17g，0.2g，0.62g，經(jīng)分析可以得出合金與酸反應(yīng)后所得氫氣質(zhì)量的取值范圍，進(jìn)而得解.A.5.6gCu-Zn合金與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量只能小于0.17g，故A錯(cuò)誤；B. 5.6gFe-Cu合金與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量只能小于0.2g，故B錯(cuò)誤；C.5.6gFe-Zn合金與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量只能大于0.17g小于0.2g，故C錯(cuò)誤；D.5.6gFe-Al合金與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量只能大于0.2g小于0.62g，0.38g在此范圍內(nèi)，故D符合題意.故選D.

【針對(duì)練習(xí)】某不純的鐵5.6g與足量的稀硫酸充分反應(yīng)，生成0.21g氫氣，則鐵中混有的金屬可能是（）.

A.ZnB.Cu

C.MgD.Ag

答案：C

規(guī)律技巧：根據(jù)金屬與酸反應(yīng)所得氫氣質(zhì)量判斷金屬的組成，可以先將不純的金屬樣品看作“純金屬”，計(jì)算出產(chǎn)生氫氣的理論值M，將實(shí)際產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量M′和M相比較.（1）M′＞M，所含雜質(zhì)和酸能反應(yīng)放出氫氣，且該金屬與氫氣的質(zhì)量比要比主要成分金屬與氫氣的質(zhì)量比偏小；（2）M′＜M，所含雜質(zhì)有三種可能：和酸不能反應(yīng)；和酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣；和酸反應(yīng)放出氫氣，但質(zhì)量比偏大；（3）M′=M，所含雜質(zhì)至少有兩種，兼有（1）（2）兩種情況.

類型三、天平平衡型

例3在托盤天平兩邊各放一只燒杯，調(diào)節(jié)至平衡.在兩只燒杯里注入完全相同的足量稀鹽酸，然后分別向左右兩燒杯中加入質(zhì)量相等的鐵和金屬A，此時(shí)，兩燒杯中都有氣體產(chǎn)生，反應(yīng)過程中天平指針慢慢向左偏轉(zhuǎn)（如圖1）；指針偏轉(zhuǎn)到一定角度后，又慢慢向右偏轉(zhuǎn)；反應(yīng)結(jié)束后，天平指針指向右端（如圖2）.則天平右端加入的金屬A可能是（）.

圖1

圖2

A.ZnB.Mg C.CuD.Al

解析：根據(jù)質(zhì)量相等的鐵和金屬A加入完全相同的足量稀鹽酸，反應(yīng)過程中天平指針慢慢向左偏轉(zhuǎn)，可判斷金屬A反應(yīng)與鹽酸反應(yīng)放出氫氣速率大于金屬鐵即金屬A的活動(dòng)性比鐵強(qiáng)；根據(jù)金屬活動(dòng)性順序鎂＞鋁＞鋅＞鐵＞銅，可知鋅、鎂、鋁都符合這一要求.反應(yīng)結(jié)束后，天平指針指向右端，可判斷等質(zhì)量金屬A完全反應(yīng)放出氫氣質(zhì)量小于金屬鐵，4種等質(zhì)量金屬完全反應(yīng)放出氫氣的質(zhì)量由多到少的順序?yàn)殇X＞鎂＞鐵＞鋅，則只有金屬鋅符合這一要求.故選A.

【針對(duì)練習(xí)】在托盤天平兩端各放一只燒杯，調(diào)節(jié)至平衡.在兩只燒杯里各加入等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸，然后向左右兩燒杯中分別放入質(zhì)量相等的鎂和鋁，待充分反應(yīng)后，鎂有剩余，則還可以觀察到的現(xiàn)象是（）.

①天平保持平衡；②鋁也有剩余；③天平指針偏向放鎂的一方；④天平指針偏向放鋁的一方.

A.只有①B.①和②C.②和④D.只有③

答案：B

規(guī)律技巧：本題可利用類型一的方法判斷產(chǎn)生氫氣多少.根據(jù)“天平兩端凈增質(zhì)量相等，天平才能保持平衡”，否則，天平指針最終將偏向凈增質(zhì)量較多的一端.

類型四、圖象分析型

例4兩個(gè)燒杯中裝有等質(zhì)量的金屬鋅和鎂，然后分別逐漸加入同濃度的稀硫酸，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與加入硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖3所示.下列說法正確的是（）.

A.該圖反映出鎂比鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)

B.a點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)燒杯中的酸都恰好完全反應(yīng)

C.b點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)燒杯中產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量相等

D.c點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)燒杯中都有金屬剩余

圖3

解析：根據(jù)鎂和鋅金屬活動(dòng)性比氫強(qiáng)，均能與稀硫酸反應(yīng)，等質(zhì)量的金屬鋅和鎂，分別逐漸加入同濃度的稀硫酸，由生成氫氣的質(zhì)量與加入硫酸的質(zhì)量關(guān)系圖，最終鎂產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量多做出判斷.A.由產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與加入硫酸的質(zhì)量關(guān)系圖，鎂產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量多，但無法得出鎂和鋅的金屬活動(dòng)性關(guān)系，故該說法錯(cuò)誤；B.a點(diǎn)時(shí)，鎂和稀硫酸恰好完全反應(yīng)，鋅早已完全反應(yīng)，故該說法錯(cuò)誤；C.b點(diǎn)時(shí)，鎂產(chǎn)生的氫氣多，鋅產(chǎn)生的氫氣少，故該說法錯(cuò)誤；D.c點(diǎn)時(shí)，鎂和鋅均沒有完全反應(yīng)，兩個(gè)燒杯中都有金屬剩余，故該說法正確.故答案為D.

【針對(duì)練習(xí)】將等質(zhì)量的鎂和鐵分別放入等質(zhì)量、相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸中，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖4所示，下列說法錯(cuò)誤的是（）.

A.反應(yīng)結(jié)束后鎂一定有剩余

B.反應(yīng)消耗鹽酸的總質(zhì)量一定相等

C.0-t1時(shí)段，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量鎂比鐵大

D.0-t2時(shí)段，參加反應(yīng)的鎂的質(zhì)量與鐵相等

圖4

答案：D

規(guī)律技巧：分析圖象時(shí)要做到“五看”，即看坐標(biāo)、看比例、看起點(diǎn)、看終點(diǎn)、看轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將圖象表示意義與化學(xué)知識(shí)結(jié)合起來，從而理解圖象題的真正意義.一般的判斷規(guī)律有：（1）金屬越活潑，圖示反應(yīng)的曲線越陡；（2）當(dāng)金屬的化合價(jià)相同時(shí)，金屬的相對(duì)原子質(zhì)量越小，與酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣越多，曲線的拐點(diǎn)越高.可簡(jiǎn)單概括為：越陡越活，越高越小；（3）不等價(jià)金屬與酸完全反應(yīng)用金屬和氫氣質(zhì)量比來判斷氫氣的多少（質(zhì)量比越大，生成氫氣越少，反之生成氫氣越多）.

總之，我們通過探究得出解決問題的一般規(guī)律，不僅可以幫助我們快速解答問題，更重要的是可以使我們各方面的能力得到提高.