活泼金属、酸、氢气之间的质量关系
来源:用户上传
作者:
摘 要：在顺序表中，凡是在H前面的金属都称为活泼金属，它们与稀盐酸或者稀硫酸等非氧化性酸发生置换反应都能放出氢气。而置换出氢气的多少与金属的活泼性以及质量都有关系，那么如何来确定它们之间的关系呢？本文从以下四个方面进行了探讨，希望能够通过本文的讲述，来帮助教师解决这部分的教学难点，让学生在遇到类似的问题时，能够轻松解答。
关键词：活泼金属;酸;氢气
在课堂教学活泼金属与酸的反应时，为了让学生能够顺利地计算出它们之间的关系，这时我们可以从已知条件入手，写出化学方程式，并列出所求的量和代号，从而确定反应中各个量的大小，之后确定按照哪个量计算，列出比例式进行计算，得出答案。在初中阶段，活泼金属虽然有很多种，但是一般以镁、铝、锌和铁为例，原因在于钾、钙、钠等金属太活泼，所以在与酸混合后，反应太剧烈，易发生爆炸，而锡、铅与酸的反应比较慢，因此在平时也不会涉及到这两种金属。接下来，本文就以镁、铝、锌和铁这四种金属为例，对这一类问题进行了阐述。
一、相同质量的金属与相同质量的酸的反应
在金属与酸的反应中，针对不同的情况，要进行详细的分析，从而得到的氢气质量。由于每种金属的相对原子质量不同，导致它们在与酸反应时，需要酸的质量不同，所以通过比对，看给出的酸是否满足反应需求，如果酸少，那么就按酸的量来计算，如果金属质量少，那么就按金属质量来计算。
例如，现在与20g镁、铝、锌、铁和溶质质量40g的稀盐酸进行反应，那么它们生成氢气量的多少为？
解析：设得到的氢气的质量为x，y，z，k克
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
通过比较，可以得出相同质量下，镁与稀盐酸进行反应时，应该按盐酸进行计算。铝与稀盐酸反应应该按盐酸进行计算，锌与稀盐酸反应应该按锌的量计算，铁与稀盐酸反应应该按铁的量计算。所以这样就有了参考，从而再计算生成氢气的质量。
二、相同质量的金属与足量酸的反应
如果在酸足够多的情况下与相同质量的金属进行反应，那么这时得到氢气的质量就要从金属的相对原子质量入手，通过计算获得氢气的质量。
例如，相同质量的镁、铝、锌、铁在与稀盐酸进行反应时，产生氢气的质量之比为？
首先我们设质量为mg，由于盐酸足够，所以只考虑金属的质量就可以，设分别得到的氢气质量为x，y，z，k克这时列出化学方程式得出
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
所以氢气质量的比为x：y：z：k=：：：，化简即可得出答案。总之，相同质量的金属与足够的酸产生的氢气质量比较，由金属的相对原子质量和形成化合物时的化合价共同决定。
三、过量的金属与相同质量酸的反应
过量的金属与相同质量的酸进行反应，这时我们在计算氢气的质量就要从酸入手，而不考虑金属。
例如，把等质量镁、铝、锌和铁分别投入不足量的盐酸中，求生成氢气的质量之比？
解析：设镁、铝、锌和铁的质量为mg，而生成的氢气质量为x、y、z、k克那么这时根据方程式可以得出：
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
經过对比可以发现，x，y，z，k的值是相等的，所以可以得出一个规律，就是酸不足，金属过量，那么氢气的质量按酸的多少来计算，并且等于酸中氢离子的物质的量。
四、反应速率对氢气产生量的影响
在制取氢气时，实验中要求反应的速度不能太快，太快不容易控制，并且也不能太慢，太慢需要的时间长，经过实验和理论知识可知，镁的活性较高，制取氢气时较快，铁的活泼性不够高，所以制取氢气时较慢，因此通常实验室中不选用这两种金属制取。当然在做这类题目时，也可以根据这一原理，从图象中根据反应速度来判断是哪类金属，从而推理算出氢气的产生量。
总之，活泼金属与酸的反应是初中化学教学中常见的一类题目，但是学生在解答的时候常常会容易混淆，不知从何插手，所以教师在讲解的过程中，帮助学生对这些题目进行分类，使学生掌握这类题目的规律，从而使学生在遇到这类题目时，能够轻松解答，解决这类问题。
参考文献
[1] 娄卫润，李丽盺，许九奎.以生为本 渗透化学学科思想方法的教学设计——《金属与盐酸、稀硫酸的反应》课例赏析[J].教育实践与研究（B），2019（04）.
[2] 钱国明.金属活动性顺序的理解及其应用[J].数理化学习（初中版），2007（03）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14930352.htm
