摘" 要：金屬與酸反應(yīng)圖像題作為初中化學(xué)中的重要題型之一，不僅要求學(xué)生熟悉金屬與酸反應(yīng)的基本規(guī)律，還需具備較強(qiáng)的邏輯分析和信息提取能力.本文對常見金屬與酸反應(yīng)圖像題的類型及其特征進(jìn)行總結(jié)，并結(jié)合典型例題解析，提供系統(tǒng)化的解題思路，提升學(xué)生識圖、分析和解決綜合性問題的能力.

關(guān)鍵詞：金屬和酸反應(yīng)；圖像；初中化學(xué)

中圖分類號：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2023）05-0116-03

收稿日期：2022-12-15

作者簡介：高慶寧，中學(xué)一級教師，從事初中化學(xué)教學(xué)研究.

在初中化學(xué)中，金屬與酸反應(yīng)是一個重要的知識點(diǎn)，學(xué)生需要掌握金屬活動性順序、反應(yīng)條件及現(xiàn)象，同時能夠熟練書寫反應(yīng)方程式［1］.在近年的考試中，涉及金屬與酸反應(yīng)的圖像題逐漸增多，這類題型不僅考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握，還考查其分析問題和綜合運(yùn)用的能力.由于圖像題綜合性強(qiáng)，涉及多個變量，常成為學(xué)生的難點(diǎn)和失分點(diǎn).本文旨在通過知識點(diǎn)梳理、常見圖像類型解析和解題技巧歸納，為學(xué)生提供系統(tǒng)化的解題思路，幫助其提升分析與解題能力.

1" 解題技巧分析

根據(jù)此類圖像題特點(diǎn)，總結(jié)解題技巧如下.

（1）識圖.根據(jù)橫縱坐標(biāo)，對圖像進(jìn)行識別，確定圖像是m（H2）-t、m（H2）-m（酸）、m（H2）-m（金屬）中的哪一類，不同的圖像對應(yīng)不同的關(guān)鍵點(diǎn).

（2）解圖.根據(jù)圖像中的關(guān)鍵點(diǎn)，如斜率、拐點(diǎn)等，明確關(guān)鍵點(diǎn)代表的確切含義，如m（H2）-t圖像斜率代表金屬活動順序、等高代表酸不足量等.該步驟考查的是學(xué)生的解圖能力，需要解讀出圖像背后的含義，將直觀的圖像信息轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的化學(xué)知識.

（3）比圖.對題干進(jìn)行分析，判斷是否符合圖像要求.

2" 金屬與酸反應(yīng)圖像的常見類型

根據(jù)橫坐標(biāo)含義的不同，金屬與酸反應(yīng)圖像，有3種考查形式：m（H2）-t圖像、m（H2）-m（酸）圖像、m（H2）-m（金屬）圖像［2］.

2.1" m（H2）-t圖像

圖像的橫坐標(biāo)為反應(yīng)時間，縱坐標(biāo)為氫氣的質(zhì)量，斜率代表反應(yīng)速率，金屬越活潑，曲線越陡.拐點(diǎn)代表反應(yīng)停止瞬間，該點(diǎn)之后不再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氫氣的質(zhì)量不再增加.反應(yīng)終止可以分為兩種情況，一種是酸不足導(dǎo)致的反應(yīng)終止，另一種是金屬不足導(dǎo)致的反應(yīng)終止.

2.1.1" 酸足量

酸足量即代表反應(yīng)終止是因?yàn)榻饘倭坎蛔?當(dāng)酸足量時，金屬會被完全消耗，產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量由金屬的質(zhì)量來決定，曲線呈現(xiàn)“不等高”特征，且因?yàn)榻饘倩顫娦缘牟町?，曲線的斜率也不相同.對于此類圖像，需要關(guān)注“價量比”的概念，即金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量的比值.因?yàn)閙（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量，且金屬通常為“等量”，因此，金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量的比值越大，則產(chǎn)生的氫氣越多，對應(yīng)的曲線高度越高.

例1" 等質(zhì)量的M、N兩種金屬，分別與足量稀鹽酸反應(yīng)，生成氫氣質(zhì)量和反應(yīng)時間的關(guān)系如圖1所示，下列說法正確的是（" ）.

A.N的金屬活動性比M強(qiáng)

B.N生成氫氣質(zhì)量比M多

C.如果N是鐵，M可能是鎂

D.若M、N在生成物中均顯+2價，則相對原子質(zhì)量M＞N

解析" A選項(xiàng)，根據(jù)斜率可以識別金屬的活動性，M的金屬活動性比N強(qiáng)，選項(xiàng)A錯誤.B選項(xiàng)，根據(jù)拐點(diǎn)時的高度，可以判斷M生成的氫氣質(zhì)量比N多，選項(xiàng)B錯誤.C選項(xiàng)，M的金屬活動性比N強(qiáng)，Mg的活動性比Fe強(qiáng)，選項(xiàng)C正確.D選項(xiàng)，相對原子質(zhì)量和“價量比”有關(guān).當(dāng)兩種金屬的價態(tài)相同時，生成的氫氣質(zhì)量和金屬的相對原子質(zhì)量成反比.根據(jù)曲線的高度，可以判斷M金屬產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量更多，則M金屬的相對原子質(zhì)量比N金屬的相對原子質(zhì)量小，D錯誤.

總結(jié)" 對于酸足量的m（H2）-t圖像，需要識別以下信息：

（1）斜率——判斷金屬的活動順序.

（2）拐點(diǎn)高度——判斷產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量；結(jié)合“價量比”，分析金屬的相對原子質(zhì)量.

2.1.2" 酸不足量

當(dāng)酸不足量時，所有的酸會被完全反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由酸的質(zhì)量來決定，曲線特點(diǎn)為“等高”，生成的氫氣質(zhì)量相等.金屬的消耗量由m（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量計算，因?yàn)楫a(chǎn)生的氫氣質(zhì)量相等，所以金屬消耗量和“價量比”成反比.

例2" 把一定質(zhì)量的鋅粉和鐵粉分別加入等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀鹽酸中，生成氫氣的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖2所示.下列敘述錯誤的是（" ）.

A.a表示鋅粉與稀鹽酸的反應(yīng)，b表示鐵粉與稀鹽酸的反應(yīng)

B.充分反應(yīng)后鐵一定有剩余，鋅一定沒有剩余

C.反應(yīng)結(jié)束后，消耗稀鹽酸的質(zhì)量相等

D.參加反應(yīng)的鋅和鐵的質(zhì)量比一定是 65：56

解析" A選項(xiàng)，鋅的活潑性大于鐵，所以a表示鋅粉與稀鹽酸的反應(yīng)，選項(xiàng)A正確；BC選項(xiàng)，根據(jù)圖像只能判斷出兩種金屬消耗了等量的鹽酸，不能判別出兩種金屬的剩余量，B錯誤，C正確；D選項(xiàng)，根據(jù)“價量比”計算，因?yàn)閮煞N金屬對應(yīng)生成物的化合價均為+2價，所以金屬消耗量和金屬的相對原子質(zhì)量成正比，則參加反應(yīng)的鋅和鐵的質(zhì)量比一定是 65∶56，D正確.

總結(jié)" 對于酸不足量的m（H2）-t圖像，需要識別以下信息：

（1）斜率——判斷金屬的活動順序.

（2）拐點(diǎn)高度——等高代表生成的氫氣質(zhì)量相等；結(jié)合“價量比”，分析金屬的消耗量.

2.2" m（H2）-m（酸）圖像

m（H2）-m（酸）圖像的橫坐標(biāo)為酸的質(zhì)量，縱坐標(biāo)為氫氣的質(zhì)量，圖像與反應(yīng)速率無相關(guān)性，即和金屬的活動性無關(guān)，重點(diǎn)關(guān)注生成氫氣的質(zhì)量.題干典型特征為“在金屬中滴加酸”.在滴加的初始階段，金屬過量，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量由酸決定，曲線會重合；隨著酸的不斷滴加，當(dāng)金屬完全反應(yīng)后，曲線會出現(xiàn)拐點(diǎn)，產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量不再變化.m（H2）-m（酸）圖像不同曲線的起點(diǎn)一致，區(qū)別在于終點(diǎn).終點(diǎn)的高度取決于m（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量.

例3" 3個燒杯中分別裝有等質(zhì)量的金屬鐵、鋅和鋁，然后分別逐滴加入同濃度的稀鹽酸，如圖3所示，能正確反映產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量與加入稀鹽酸的質(zhì)量關(guān)系的是（" ）.

解析" 根據(jù)起始階段，排除C選項(xiàng)和D選項(xiàng).

m（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量，三種金屬的質(zhì)量相等，則鐵、鋅和鋁完全反應(yīng)后，對應(yīng)的氫氣質(zhì)量比為256：265：327，由此可知，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，鋁產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量最多，鋅產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量最少，A選項(xiàng)符合題意.

總結(jié)" 對于m（H2）-m（酸）圖像，需要識別以下信息：

（1）起始點(diǎn)——初始時氫氣質(zhì)量由酸決定，曲線重疊.

（2）拐點(diǎn)高度——根據(jù)m（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量；判斷曲線的最終高度.

2.3" m（H2）-m（金屬）圖像

圖像的橫坐標(biāo)為酸的質(zhì)量，縱坐標(biāo)為氫氣的質(zhì)量，圖像與反應(yīng)速率無相關(guān)性，即和金屬的活動性無關(guān)，重點(diǎn)關(guān)注生成氫氣的質(zhì)量.圖像從拐點(diǎn)前和拐點(diǎn)后兩個階段進(jìn)行分析.拐點(diǎn)前，酸過量，金屬被完全反應(yīng)，根據(jù)m（H2）=m金屬×金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量，當(dāng)金屬質(zhì)量相同時，“價量比”越大，產(chǎn)生的氫氣越多，對應(yīng)的斜率越大；當(dāng)金屬元素的化合價相同時，金屬的相對原子質(zhì)量和產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量成反比.當(dāng)達(dá)到拐點(diǎn)時，代表金屬和酸恰好完全反應(yīng).拐點(diǎn)之后，代表酸已被完全反應(yīng)，反應(yīng)終止.因此m（H2）-m（金屬）圖像中氫氣的最終質(zhì)量由酸來決定，圖像會“等高”.

例4" 某實(shí)驗(yàn)小組在探究金屬的化學(xué)性質(zhì)時，得到金屬與酸反應(yīng)制取氫氣的質(zhì)量關(guān)系（如圖4所示）.請根據(jù)圖像信息判斷，下列說法正確的是（" ）.

A.四種金屬與酸反應(yīng)的速率：Al＞Mg＞Fe＞Zn

B.四種金屬的活動性順序：Al＞Mg＞Zn＞Fe

C.同質(zhì)量的四種金屬與足量酸反應(yīng)得到氫氣的質(zhì)量：Al＞Mg＞Fe＞Zn

D.Al、Mg、Fe、Zn 四種金屬與酸反應(yīng)得到氫氣的質(zhì)量比為：1/27∶1/24∶1/56∶1/65

解析" A和B選項(xiàng)，需要判斷金屬的活動性順序，但m（H2）-m（金屬）圖像與反應(yīng)速率無相關(guān)性，因此兩個選項(xiàng)均錯誤；C選項(xiàng)，根據(jù)圖像，當(dāng)金屬的質(zhì)量為0.9 g時，四種金屬與足量酸反應(yīng)得到氫氣的質(zhì)量：Al＞Mg＞Fe＞Zn，選項(xiàng)C正確；D選項(xiàng)，根據(jù)圖像可知，四種金屬與酸反應(yīng)，圖像“等高”，即最終生成的氣體質(zhì)量是相等的，選項(xiàng)D錯誤.

總結(jié)" 對于m（H2）-m（金屬）圖像，需要識別以下信息：

（1）斜率——“價量比”，即金屬元素的化合價金屬的相對原子質(zhì)量.

（2）拐點(diǎn)高度——“等高”代表生成的氫氣質(zhì)量相等.

3" 結(jié)束語

綜上所述，金屬與酸反應(yīng)圖像題多以選擇題為主，設(shè)問范圍有“生成氫氣的質(zhì)量大小比較、金屬活動性順序的比較、金屬相對原子質(zhì)量的大小比較、金屬消耗量的比較、酸消耗量的比較”，解題思路遵循“識圖—解圖—比圖”三部曲.

參考文獻(xiàn)：［1］

莊曉松. 對“金屬的化學(xué)性質(zhì)”類中考試題若干問題的商榷［J］.化學(xué)教育，2022，43（9）：101-105.

［2］ 陳旭東.初中常見活潑金屬與稀酸反應(yīng)的常見圖像匯總［J］.數(shù)理化解題研究，2018（20）：91-92.

［責(zé)任編輯：季春陽］