通关指南：考点解密与应试特训(一)金属与酸反应的图像（讲义）-2026年中考化学

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(一)金属与酸反应图像
考点解密
一、命题背景
1.实验原理
反应本质：活泼金属(如Mg、Al、Zn、Fe)与稀盐酸/稀硫酸发生置换反应，生成盐和氢气，反应通式：金属+酸=盐+H2
反应速率影响因素：
(1)金属活动性(活动性越强，反应速率越快)；
(2)酸的浓度(浓度越高，反应速率越快)；
(3)金属颗粒大小(粉末状比块状反应快)；
(4)温度(温度越高，反应速率越快)。
2、氢气质量计算：
(1)若酸过量，即金属被完全反应，氢气质量由金属决定：
m(H2)=金属质量×金属化合价/金属相对原子质量
(2)若金属过量，则酸完全反应，氢气质量由酸的质量决定。
3、中考典型命题背景
(1)以实验室制取氢气为情境(如Zn与稀硫酸反应)；
(2)对比不同金属的活动性(如Mg、Fe、Zn与酸反应的快慢)；
(3)分析图像中“反应速率”“氢气质量”与“时间/酸量/金属量”的关系；
(4)结合天平平衡问题(如金属与酸反应后溶液质量变化)。
二、中考命题特点与图像类型
1.命题特点
(1)图像为核心载体：通过坐标系(横轴为时间、酸的体积/质量，纵轴为氢气质量、反应速率等)考查数据分析能力；
(2)多角度设问：判断金属活动性强弱、比较最终生成氢气的质量、分析酸或金属是否过量、计算金属相对原子质量或酸的浓度。
(3)干扰项设计：混淆“反应速率”与“产氢总量”，或忽略“酸是否足量”的条件。
2.常见图像类型
类型1：氢气质量与时间(等质量金属与足量酸反应)图像如下：
(1)足量的金属与等质量、等浓度的酸反应
反应刚开始时，因为活动性Mg＞Al＞Zn＞Fe，相同时间内，所以产生H2的质量Mg＞Al＞Zn＞Fe，随着金属的不断加入，酸被慢慢耗尽。氢气的质量由酸的质量决定，因为酸是等质量、等浓度的，所以最终产生氢气的质量都是相等的。
(2)足量酸与等量的金属反应
反应刚开始时，因为活动性Mg＞Al＞Zn＞Fe，相同时间内，产生H2的质量Mg＞Al＞Zn＞Fe，随着稀盐酸的不断加入，金属被慢慢耗尽。氢气的质量由金属决定，金属的价量比越大，产生的氢气越多。最终，等质量的Mg、Al、Zn、Fe产生氢气的质量大小为Al＞Mg＞Fe＞Zn。
关键分析：
斜率(陡缓)：反映反应速率，对应金属活动性(Mg＞Al＞Zn＞Fe)；
水平线高度：反映最终产氢气质量，由金属的“相对原子质量/化合价”决定(Al＞Mg＞Fe＞Zn)。
类型2：氢气质量与酸的质量(金属过量，酸不足时产氢气质量)图像如下：
向等质量的Al、Mg、Fe、Zn中逐滴滴入等质量分数的酸。开始时，滴入的酸迅速被金属反应完，生成氢气的质量由酸的质量决定，由于滴入的酸等量，故开始时生成氢气的质量相等；随着酸的不断加入，金属被慢慢耗尽。金属的价量比越大，产生的氢气越多。最终，等质量的Mg、Al、Zn、Fe产生氢气的质量大小为Al＞Mg＞Fe＞Zn。
关键分析：
(1)酸不足时，产氢气质量与酸的量成正比(图像为斜线)；
(2)酸过量后，产氢气质量不变(水平线)，且不同金属的水平线重合(酸完全反应，产氢气质量相同)。
类型3：氢气质量与金属的质量，图像如下：
向等质量、等质量分数的酸中分别加入Al、Mg、Fe、Zn，开始时，加入的金属，会迅速被酸反应完，所以生成氢气的质量由金属的质量决定，金属的价量比越大，生成氢气的质量就越多；随着金属的不断加入，酸被慢慢耗尽，待酸反应完全后，生成氢气的质量由酸的质量决定，由于加入的酸等量，故最终Al、Mg、Fe、Zn生成氢气的质量相同。
关键分析：
(1)金属不足时，产氢气质量与酸的量成正比(图像为斜线)；
(2)金属过量后，产氢气质量不变(水平线)，且不同金属的水平线重合(酸完全反应，产氢气质量相同)。
类型4：反应生成氢气的速率与时间(反应速率随时间变化，考虑反应放热或酸浓度变化)图像如下：
反应开始时，由于金属与酸的接触面积较大，酸的浓度也较高，反应速率较快，图像表现为斜率较大的上升段。随着反应的进行，酸的浓度逐渐降低，同时金属表面的产物会阻碍酸与金属的进一步接触，反应速率逐渐减慢，图像斜率逐渐变小，直至反应停止，图像趋于平缓。
关键分析：
(1)初期因反应放热，速率加快；
(2)后期因酸浓度降低，速率减慢；
(3)反应结束，最终速率为0。
三、解答思路与方法技巧
1.解题步骤
(1)明确横纵坐标含义
若横轴为“时间”，纵轴为“氢气质量”：重点分析反应速率(斜率)和产氢总量(水平线)；
若横轴为“酸的质量”，纵轴为“氢气质量”：重点分析酸是否过量(斜线→水平线)。
(2)判断金属或酸是否过量
酸足量(金属完全反应)：产氢气质量由金属决定，活动性强的金属先反应完；
金属足量(酸完全反应)：产氢气质量由酸决定，不同金属的产氢气质量相同。
(3)结合金属活动性与产氢公式计算
活动性顺序：Mg＞Al＞Zn＞Fe(反应速率：Mg最快，Fe最慢)；
产氢气质量公式：产氢能力=化合价/相对原子质量(如Al为+3价/27，Mg为+2价/24，故Al产氢气能力更强)。
2.答题技巧
(1)抓“三点”：
起点：时间为0时，氢气质量为0；
拐点：反应结束的时间点(活动性越强，拐点出现越早)；
终点：最终产氢气质量的高低；
(2)对比法：同时对比2～3种金属的图像，注意“速率”与“产氢气质量”的区分；
(3)极限假设法：假设酸或金属其中一方过量，简化分析过程。
四、实验拓展与注意事项
1.实验步骤与现象(以Zn与稀硫酸为例)
(1)步骤：向试管中加入少量锌粒；滴加稀硫酸，观察现象；
(2)现象：锌粒逐渐溶解，产生大量气泡；
(3)结论：Zn与稀硫酸反应生成氢气，证明Zn为活泼金属。
2.注意事项
(1)酸应选择稀盐酸或稀硫酸，浓硫酸/硝酸因强氧化性不生成氢气；
(2)金属需打磨除去氧化膜(如Al表面的Al2O3)；
(3)收集氢气前需验纯(防止爆炸)。
3.改进装置与拓展
(1)改进装置：
①用分液漏斗控制酸的滴加速率，测定反应速率；
②连接压强传感器，通过压强变化绘制反应速率图像；
(2)拓展问题：
①若金属中混有杂质(如Fe中混有Cu)，如何通过图像判断杂质影响？
②对比等浓度盐酸与硫酸的反应速率(H+浓度不同，硫酸中H+浓度更高，速率更快)。
五、总结解题规律
系统掌握金属与酸反应图像题的命题规律与解题策略，提升数据分析与化学原理结合的能力。
1.金属活动性决定反应速率(斜率)，相对原子质量/化合价决定产氢总量；
2.酸或金属过量是解题关键，需通过题目条件(如“足量”、“等质量”)判断；
3.图像分析需“先看轴，再看线，最后比拐点和终点”，结合化学反应原理逐一排除干扰项。
应试特训
1．分别向盛有等质量镁粉和锌粉的试管中加入足量、等浓度的稀盐酸，下列图像与实验事实相符的是（ ）
A． B．
C． D．
2．一定质量的M、N两种金属，分别与相同质量和相同质量分数的稀硫酸反应，生成氢气的质量与反应时间的关系如图所示，分析图象得到的以下结论中，不正确的是（ ）
A．两种金属的活动性：M>N
B．两种金属生成氢气的质量：M=N
C．两种金属消耗稀硫酸的质量：M=N
D．充分反应后，得到溶液的质量：M=N
3．易拉罐主要以铝或铁作为罐体主材，设计以下方法区分罐体主材：将可乐罐和椰汁罐分别剪裁出质量、形状均相同的两片分别置于锥形瓶中，同时加入足量的溶质质量分数相同的稀硫酸如左下图，用数字传感器测得瓶内气体压强变化如右下图（已知：温度越高压强越大，压强和单位体积内分子数成正比），下列说法中不正确是（ ）
A．由曲线可知，可乐罐主材是铁
B．装椰汁罐的锥形瓶中溶液最终呈浅绿色
C．反应结束后，可乐罐产生的氢气更多
D．反应结束后压强均下降，说明反应放热
4．两个烧杯中装有等质量的金属锌和镁，然后分别逐渐加入同浓度的稀硫酸，产生氢气的质量与加入硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．该图反映出镁比锌的金属活动性强
B．a点时，两个烧杯中的酸都恰好完全反应
C．b点时，两个烧杯中产生氢气的质量相等
D．c点时，两个烧杯中都有金属剩余
5．现有某铁样品，含有的杂质为镁、锌、铜中的两种或三种，向样品中逐渐加入溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，产生氢气的质量与加入稀硫酸的质量的关系如图所示。下列说法错误的是
A．x的值为0.2
B．样品中一定有镁
C．M点对应的溶液中含有2或3种溶质
D．恰好完全反应时可能有金属剩余
答案解析
1. B
解析：金属活动性：Mg＞Zn，故Mg与稀盐酸反应速率更快（图像中斜线更陡)。生成氢气质量：等质量的Mg和Zn与足量酸反应，Mg的相对原子质量（24)小于Zn（65)，根据公式 氢气质量=金属质量×化合价/相对原子质量,Mg生成氢气更多。图像特征：Mg的曲线斜率大（反应快)，最终氢气质量更高，对应选项B。
2. D
解析：活动性判断：图像中M反应完成时间更短，说明M与酸反应速率更快，活动性M＞N，A正确。氢气质量：最终两曲线纵坐标相同，说明生成氢气质量M = N，B正确。消耗硫酸质量：氢气中的氢元素来自硫酸，氢气质量相等则消耗硫酸质量相等，C正确。溶液质量：反应后溶液质量 = 金属质量 + 硫酸质量 - 氢气质量。由于M、N的相对原子质量未知，无法确定溶液质量是否相等，D错误。
3. A
解析：压强变化与反应速率：椰汁罐对应曲线斜率大，反应速率快，说明主材为Al（Al比Fe活泼)；可乐罐斜率小，主材为Fe，A错误。溶液颜色：Fe与稀硫酸反应生成Fe2+，溶液呈浅绿色；Al反应生成Al3，溶液无色。椰汁罐（Al)溶液最终无色，可乐罐（Fe)溶液呈浅绿色，B错误（题目中B选项描述错误)。氢气量与压强：最终椰汁罐压强更高，说明生成氢气更多（Al的相对原子质量小，等质量时生成氢气更多)，C正确。反应放热：反应结束后温度降低，压强下降，说明反应放热，D正确。
4. D
解析：活动性判断：图像横坐标为硫酸质量，无法直接比较反应速率（活动性)，A错误。
a点分析：a点时Zn对应氢气量停止增加（Zn完全反应)，而Mg仍在反应，说明Zn中酸可能过量，Mg中酸不足，B错误。b点氢气量：b点时Mg生成氢气更多，Zn较少，C错误。c点金属剩余：c点后氢气量仍增加，说明两种金属均有剩余，继续与酸反应，D正确。
5. C
解析：氢气质量计算：若5.6g为纯Fe，与稀硫酸反应生成氢气0.2g（Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑)。图像中最终氢气质量x=0.2g，说明杂质中既有“产氢能力强”的金属（如Mg)，也有“产氢能力弱”或不产氢的金属（如Zn、Cu)，A正确。杂质成分：若不含Mg，仅含Zn和Cu，等质量时生成氢气量小于0.2g，故样品一定含Mg，B正确。M点溶质：M点酸过量，溶质为FeSO4、MgSO4、ZnSO4（若含Zn)及过量H2SO4，可能有3或4种溶质，C错误。金属剩余：恰好完全反应时，若杂质含Cu（不反应)，则有金属剩余，D正确。
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