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在初中化学中,活泼金属(主要是指铝、镁、铁、锌)与非氧化性酸(主要是指稀盐酸、稀硫酸)反应,产生氢气质量的相关习题很多,在各类考试中也经常出现。同学们碰到这类题型时往往束手无策,无从下手。就算个别同学能做出来,他们用的方法也就是:分别写出各金属与酸反应的化学方程式,代入相应的有关数据进行计算,然后再将结果进行比较,得结论。如,等质量的Zn、Mg、Al跟足量的稀硫酸反应,放出氢气的质量关系正确的是()
(A)相等(B)Al>Mg>Zn
(C)Zn>Al>Mg(D)Mg>Al>Zn
解:设三种金属的质量均为m,放出H2分别为X、X1、X2。根据化学反应方程式分别求放出H2的质量
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
652
mX
例比列,求解得X=2m/65=m/32.5(克)
Mg+H2SO4=MgSO4+H2
242
mX1
例比列,求解得X1=2m/24=m/12(克)
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2
546
mX2
例比列,求解得X2=6m/54=m/9(克)
比较X、X1、X2之值便知:m/9>m/12>m/32.5
故选(B)。
显然这种方法比较繁琐且费时,如果同学们能掌握此类题的解题规律,就可化繁为简,轻松解题。现归类、例析初三学生需掌握的几条规律如下,供大家参考。
一,等质量的同种金属分别与足量的不同非氧化性酸反应,产生氢气的质量相等。
例1,等质量的铁分别与足量的稀盐酸和稀硫酸反应,产生氢气的质量关系是()
A、稀盐酸放的多B、稀硫酸放的多
C、一样多
解析:因为酸足量,金属完全反应,所以产生氢气的质量应该以金属的质量为标准进行计算,与酸的种类和质量无关。因此,只要参加反应的金属相同且质量相等,那它就从酸中置换出的氢元素的质量也相同,所以产生氢气的质量必然相等。故选项为(C)
二,等质量的相同非氧化性酸与足量的不同金属反应,产生氢气的质量相等。
例2,等质量、溶质质量分数相同的稀硫酸分别与足量的锌、铁、铝反应,产生氢气的质量比为()。
A、1∶2∶3B、1∶1∶1
C、2∶2∶3
解析:因为金属足量,酸完全反应,所以产生氢气的质量应该以酸的质量为标准进行计算,与金属的种类和质量无关。因此,只要参加反应的酸的种类、质量、溶质质量分数相同,那就该酸中氢元素的含量相等,所以产生氢气的质量必然相等。故选(B)
三,等质量、同价态的不同金属分别与足量的相同非氧化性酸反应,产生氢气的质量跟金属的相对原子质量成反比。
例3,等质量的锌、铁、镁跟足量稀盐酸反应,产生氢气的质量关系是()
A、锌>铁>镁B、镁>铁>锌
C、铁>锌>镁
解析:因为酸足量,金属完全反应,所以生成氢气的质量应该以金属的质量为标准进行计算,又因为三种金属的质量相等,而且化合价又相同,即均显+2价,所以三种金属跟酸反应的化学方程式可用一个通式进行表示,如:设R为金属(R分别代表ZnFeMg),其相对原子质量为M;金属R的质量为1克,生产氢H2的质量为X
R+2HCl=RCl2+H2
M2
1gX
例比列,求解得X=2/M(克)
显然,M越大,比值越小。故选(B)
四,等质量的不同金属分别与足量的相同非氧化性酸反应,产生氢气的质量跟(金属元素的化合价与金属的相对原子质量的比值)成正比。
例4,等质量的钠、镁、铝、铁分别与足量的稀硫酸反应,产生的氢气由多到少的顺序是()
A、钠、镁、铝、铁B、镁、钠、铁、铝
C、铝、镁、钠、铁D、铁、铝、镁、钠
解析:因为酸足量,金属完全反应,所以生成氢气的质量应该以金属的质量为标准进行计算,但本题中四种金属的化合价不等,所以不能直接套用第三条规律进行计算,还要考虑金属元素的化合价。根据化学方程式计算得知,金属元素的化合价与金属的相对原子质量的比值大者,产生氢气的质量大。比值小者,产生氢气的质量也小。因此,本题中的金属钠、镁、铝、铁的化合价与相对原子质量的比值依次分别为:1/23;2/24;3/27;2/56.经比较得:3/27>2/24>1/23>2/56。
故选(C)
五,等质量的不同非氧化性酸与足量的同种金属反应,产生氢气的质量跟(酸根化合价的绝对值与酸的相对分子质量的比值)成正比。
例5,等质量、等溶质质量分数的稀盐酸和稀硫酸,分别与足量的铁反应,产生氢气的质量关系是()。
A、稀盐酸多B、稀硫酸多
C、一样多
解析:因为金属足量,酸完全反应,所以产生氢气的质量应该以酸的质量为标准进行计算。根据化学方程式计算得知,酸根化合价的绝对值与酸的相对分子质量的比值大者,产生氢气的质量大。比值小者,产生氢气的质量也小。盐酸、硫酸中酸根化合价的绝对值与酸的相对分子质量的比值分别为:|-1|/36.5=1/36.5;|-2|/98=2/98=1/49.比较得:1/36.5>1/49.
故选(A)。