摘 要: 活潑金屬與非氧化性酸反應(yīng)過程中產(chǎn)生氫氣,氫氣的量與活潑金屬的化合價和相對原子質(zhì)量有關(guān),也與參與反應(yīng)的非氧化性酸的量有關(guān)。
關(guān)鍵詞: 活潑金屬與酸反應(yīng) 非氧化性酸 金屬活動性順序
化學(xué)計算在整個中學(xué)化學(xué)知識中占有重要的地位,其中金屬與酸反應(yīng)的相關(guān)計算在中考中容易出現(xiàn)。而金屬活動性的強弱,決定著金屬能否與非氧化性的稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)。其中,在金屬活動順序表中,氫以前的金屬與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和氫氣。在中考中常會出現(xiàn)與之相關(guān)的計算,學(xué)生對此有一定的困惑,現(xiàn)將其進行簡單的分析。
一、活潑金屬與足量的酸反應(yīng)
設(shè)mg金屬R與足量稀鹽酸反應(yīng),其中R的相對原子質(zhì)量為Ar,R所形成的鹽中R元素的化合價為+n價,則化學(xué)方程式如下:
R+nHCl=RCln+n/2H↑
Ar n
m mH
由上式可知:
m=(Ar×m)/n①
mH=(n×m)/Ar=m/(Ar/n) ②
由①式可知:生成等質(zhì)量的氫氣時,消耗金屬的質(zhì)量與Ar/n的比值成正比。
由②式可知:等質(zhì)量的金屬與足量的稀鹽酸反應(yīng),生成氫氣的質(zhì)量與Ar/n的比值成反比。
因此,涉及活潑金屬與稀酸反應(yīng)的相關(guān)計算時,只需看Ar/n的比值。
例題1:等質(zhì)量的金屬Mg、Al、Zn、Fe與足量稀鹽酸反應(yīng),生成氫氣的質(zhì)量的大小關(guān)系正確的是()。
A.Al>Mg>Fe>Zn
B.Mg>Al>Fe>Zn
C.Fe>Zn>Al>Mg
D.Al>Zn> Mg>Fe
分析:若金屬是Mg,則Ar/n=12;若金屬是Al,則Ar/n=9;若金屬是Zn,則Ar/n=32.5;若金屬是Fe,則Ar/n=28。
例題2:金屬Al、Zn、Mg與稀鹽酸反應(yīng)生成等質(zhì)量的氫氣,那么消耗金屬的質(zhì)量關(guān)系正確的是()。
A.Zn>Fe>Al
B.Zn>Al>Fe
C.Fe>Zn>Al
D.Al>Fe>Zn
分析:若金屬是Al,則Ar/n=9;
若金屬是Zn,則Ar/n=32.5;
若金屬是Fe,則Ar/n=28。
又因為消耗金屬的量與Ar/n成正比,所以消耗金屬的量的大小關(guān)系為Zn>Fe>Al,故A正確。
二、當(dāng)足量的活潑金屬與相同質(zhì)量分數(shù)的等質(zhì)量的酸反應(yīng)時,生成氫氣的質(zhì)量由酸的量決定,酸的量相同,所以生成氫氣的量相同。
例題3:足量的金屬Fe、Al、Mg與等質(zhì)量的10%的稀鹽酸反應(yīng),生成氫氣的量的關(guān)系正確的是()。
A.Fe>Mg>Al
B.Fe=Mg>Al
C.Fe=Al=Mg
D.Fe>Al>Mg
分析:本題屬于足量的活潑金屬與相同質(zhì)量分數(shù)的等質(zhì)量的酸反應(yīng),由上述結(jié)論知選A。
由于金屬與酸反應(yīng)的實質(zhì)是金屬與H+反應(yīng),所以不管是稀鹽酸還是稀硫酸與金屬反應(yīng),上述判斷方法都是可以的。
例題4:用鎂、鋁分別跟稀硫酸反應(yīng),若要制得等質(zhì)量的氫氣,則消耗鎂、鋁的質(zhì)量比是()。
A.4∶3B.8∶9C.3∶2D.1∶1
分析:生成等質(zhì)量氫氣時,消耗金屬的量與Ar/n成正比,則m/m=(24/2)/(27/3)=4/3。
因此選A。
在這類計算中有時侯還會以圖像題出現(xiàn)。
例如:等質(zhì)量的稀硫酸分別與足量的鎂、鐵、鋅三種金屬反應(yīng),下列圖像能正確表示產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間關(guān)系的是()。
分析:根據(jù)金屬的活動性強弱和足量金屬與酸反應(yīng)生成氫氣的量由酸決定得出B正確。
總之,在這一類計算問題中學(xué)生必須注意只有活潑金屬與非氧化性酸反應(yīng)才會生成氫氣,而且要學(xué)會運用金屬活動順序表來解決問題。
注:“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”