拓展课Ⅰ氢气制取图像（解析版）

拓展课I氢气制取图像

【知识掌握】

1.常见的制取氢气的金属Mg、Al、Zn、Fe。

分别与盐酸反应的化学方程式①MR+2HQ=MRC12+H2T；

②2AI+6HCl=2AlCh+3H2T；

③Zn+2HCl=Z'nCb+H2T;

④Fe+2HC1=FeCh+H2T。

2.制取H?常见的考点

①相同条件下，金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应，产生H2的速度由快到慢的是

>Zn>Feo

②过量的金属Mg、Al、Zn、Fe与等质量等浓度的稀盐酸反应制取的H2的质量比为1：1：1：

\O

拓展：产生leH?所需要的四种金属的质量分别是Mg：12&Al:9g；Zn：32.5g；Fe：28B。

画出图像1：（X-时间，Y-Hz的质量）

0t

③等质量的金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应制取的H2,产生H2的量由多到少的是Al>

Me>Fe>Zn。

画出图像1:（X-时间，Y-H2的质量）图像2：（X-HC1的质量，Y-H2的质量）

拓展：如何判断金属产生H?量的多少？金属的相对原子质量/化合价越小,等质量时产生的H?

的量越多。

④等质量金属与Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应后，溶液质量增加量由大到小的是3注

<Mg<Al

⑤生成相同化合价的金属（假设X、Y均为+2价），产生H2的量越小，相对分子量.越大°

【巩固提高】

一.选择题（共9小题）

1.将等质量的镁、铁、锌分别放入三份质品分数相同的稀盐酸中，反应生成的氢气质量与反应时间

的关系如图所示。根据图中信息，下列判断正确的是（）

A.曲线y表示镁的反应情况

B.镁一定过量

C.锌一定过量

D.镁消耗稀盐酸的质量最大

【解答】解：观察图象可知，三种金属反应的速率x>y>z,判断出三种金属的活动性顺序为x>

y>z,从而得知x为镁，y为锌，z铁。相同质量的三种金属完全参加反应，应该是镁消耗的酸最

多，铁次之，锌最少，但图中铁产生氢气最多，即消耗称盐酸最多；镁锌产生氨气一样多，即消

耗稀盐酸一样多，故镁过量，但锌无法确定。由上述分析可知，B判断正确。

故选:Bo

2.兴趣小组在探究稀盐酸的性质时，将足量的稀盐酸逐渐滴入装有少量下列物质的试管中，产生气

体的量符合如图所示曲线的是（）

稀盐酸的蚩

A.铝片B.表面被氧化的铝片

C.铜片D.表面被氟化的铜片

【解答】解：A、铝位于金属活动性顺序表中氢的前面，与稀盐酸接触后立即反应生成氯化铝的

氢气，选项错误：

B、表面被氧化的铝片与稀盐酸接触后，表面的氧化铝先与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，氧化

铝完全反应后，内层的铝再与稀盐酸反应生成氢气，选项正确；

C、铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，不能与稀盐酸反应生成氢气，选项错误；

D、表面被氧化的铜片与稀盐酸接触后，铜片表面的氧化物与稀盐酸反应生成氯化铜等物质，不

生成氢气，且铜位于金属活动性顺序表中氢的后面，不能与稀盐酸反应生成氢气，选项错误；

故选：Bo

3.有等质量的A、B两金属,A的相对原子质量小于B的相对原子质量，将A放入质量分数为15%

的稀盐酸中，将B放入质量分数为15%的稀硫酸中，在反应中A、B均为正二价，产生氢气的质

量随反应时间变化曲线如图.下列说法正确的是（）

氯

气

质

量

B.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等

C.反应后A、B一定都有剩余

D.消耗B的质量一定小于A的质量

【解答】解：A、由图象可知，金属的活动性越强的，和酸溶液反应时产生气体的速率也就越快，

根据图象不难看出，单位时间内A产生的氢气多，说明A产生氢气的速率快，故A错误；

B、由于得到的氢气一样多，根据元素的质量守恒可知，参加反应的稀盐酸和稀硫酸的溶质中氢

元素的质量一定相等，又因这两种酸溶液中溶质的质量分数相同，溶质中氢元素的质量分数不同，

从而说明参与反应的两种酸的质量一定不一样多，故B正确；

C、由于A的相对原子质量小，因此得到相同质量的氢气，参加反应的金属A的质量要少•些，

需要B的质量要多一些，有可能A的金属有剩余，B恰好完全反应，故C错误；

D、由FA的相对原子质量小FB的相对原子质量，生成等质量的氢气，消耗B的质量一定大于

A的质量，故D错误；

故选：Bo

4.将质量相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反

应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论错误的是（）

（已知：A、B、C在生成物中均为+2价）

A.放出H2的质量是A>B>C

B.金属活动性顺序是A>B>C

C.反应速率最大的是B

D.相对原子质量是C>B>A

【解答】解：A、由图中信息可知，放出H2的质量是A>B>C,该选项说法正确；

B、由图中信息可知，等质量的金属与足量的酸反应时，所需时间越短，金属的活动性越强，所以

金属活动性顺序是B>A>C,该选项说法不正确；

C、由图中信息可知，反应速率最大的是B,该选项说法正确；

D、A、B、C在生成物中均为+2价，因此反应的化学方程式中化学计量数完全一致，因此将质量

相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中时，相对原子

质量越小，产生的氢气越多，由图中信息可知，放出H2的质量是A>B>C,所以相对原子质量

是C>B>A,该选项说法正确。

故选：Bo

5.将质量相等的锌、铁两种金属，同时分别放入质量分数相同且等质量的稀盐酸中，反应生成的氢

气与反应时间的关系如图所示。根据图中所提供的信息，得出的结论错误的是（）

氯

气

的

质

量

A.折线X表示锌的反应情况

B.锌和铁都已被完全反应

C.生成氢气的质量相等

D.盐酸都已被完全反应

【解答】解：A、因为锌最活泼，反应时间少，则图线X表示锌的反应情况，故正确;

B、因为2种金属生成的氢气质量相等，结合生成的氢气质廉=人片察察,”X金属的质量,

金属的相对原子质量

可知：铁一定过量，锌可能反应完，故错误；

C、由图象可知生成氢气的质量相等，故正确;

D、由图象可知最终锌、铁2种金属生成的氢气质量相等，因为参加反应的稀盐酸的质量是相等

的，所以盐酸都已完全反应，故正确；

故选：Bo

6.某化学学习小组用传感器探究钠与水的反应，得到如图图象，其中图I是反应过程中溶液温度与

时间的关系图像，图2是反应过程中溶液pH与时间的关系图象，下列说法正确的是（）

28

26

24

22

20

18

16

图1时间s图2时间s

A.钠与水的反应需要吸收大量的热

B.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应属于复分解反应

C.钠与水反应后溶液的质量会减少（不考虑蒸发）

D.将少量金属钠投入稀的硫酸铜溶液中，会得到蓝色沉淀

【解答】解：A、由图1是反应过程中溶液温度与时间的关系图像，钠与水的反应放热，故选项

说法错误。

B、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另

一种化合物的反应，属于置换反应，故选项说法错误。

C、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，参加反应的钠的质量大于生成氢气的质量，溶液的质量会

增加，故选项说法错误。

D、将少量金属钠投入稀的硫酸铜溶液中，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，生成的氢氧化钠与

硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，会得到蓝色沉淀，故选项说法正确。

故选：D。

7.等质量的镁、铝、铁、锌与足量稀硫酸反应，它们放出H2的质量和反应时间的关系如图，其中

正确的是（)

mmmH：

32

金属质量，参加反应的金属的质量相等，则产生氢气的质量由大到小的排列顺序为：->—>

22

—，即产生氢气由少到多的顺序是锌、铁、镁、铝，

5665

金属的活动性越强，反应速率越快，至完全反应所需时间越短，四种金属活动性由强到弱的顺序

是镁、铝、锌、铁，至完全反应所需时间的多少是镁、铝、锌、铁。

观察图象D符合变化过程。

故选：De

8.相同质量的Mg、Fe、Zn三种金属，分别与足量的、质量相同、质量分数相同的稀H2s04充分反

应，生成氢气与消耗稀H2s04的质量关系如图，分析图象所得的结论与事实相符的是()

A.三种金属消耗稀H2s04的质量：Mg<Fe<Zn

B.三种金属的失电子总数量：Mg>Fe>Zn

C.三种金属的活动性顺序：Mg=Fe=Zn

D.三种金属与稀H2s04反应后溶液的质量：Mg>Fe>Zn

【解答】解：A、最终镁反应生成的氢气最多，锌反应生成的氢气最少，生成的氢气中的氢元素

完全来自于硫酸，三种金属消耗稀H2SO4的质量：Mg>Fe>Zn,该选项说法不正确；

B、反应时，镁、铁、锌的1个原子都是失去2个电子，因此三种金属的失电子总数量：Mg>Fe

>Zn,该选项说法正确；

C、三种金属的活动性顺序：Mg>Zn>Fc,该选项说法不正确；

D、反应生成氢气越多，最终形成溶液质量越小，三种金属与稀H2s04反应后溶液的质量：Mg<

Fe<Zn,该选项说法不正确。

故选：Bo

9.等质量的金属镁和锌与一定量的稀硫酸反应，获取生成的氢气与金属质量的关系如图所示。若增

加反应的稀硫酸的质量并绘制氢气与金属质量的关系图，下列图形不可能出现的是（）

金属的质量克

金属的质量克

【解答】解：A、金属都有剩余时，若增加反应的稀硫酸的质量，生成氢气质量增大，但是仍然相

等，该选项对应关系可能现：

B、如果锌完全反应，镁过量，若增加反应的稀硫酸的质量，生成氢气质量增大，但是仍然相等，

该选项对应关系可能出现；

C、金属都完全反应，若增加反应的稀硫酸的质量，生成氢气质量增大，但是不相等，该选项对应

关系可能出现；

D、金属都有剩余时，若增加反应的稀硫酸的质量，生成氢气质量增大，但是仍然相等，该选项

对应关系不可能出现。

故选：D。

二.填空题（共1小题）

10.锌和稀H2s04反应生成H2,几次实验锌的用量不同，H2s04用量相同，锌的用量和生成H2的

体积（同温、同压）的关系如图所示：

①锌和过展的H2s04反应在图中的0-A处

②锌与适量的H2s04恰好完全反应在图中上处

③过量的锌和H2so4反应表示在图中的A-B处.

【解答】解：由锌与稀硫酸的反应，观察图象可知，

①锌和过量的H2s04反应，在锌未反应完时，生成的氢气的质量不断增加，当锌全部参加反应时

生成的氢气最多，在图中的0・A处；

②当锌与适量的H2s04恰好完全反应时，生成的氢气最多，在图中A处；

③过量的锌和H2so4反应时，不在产生氢气，氢气的质量达到最大，同时也是定值，在图中的A

-B处.

故答案为：①0-A；②A；③A-B

三.计算题（共2小题）

11.在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别注入等质量、等质量分数

的稀硫酸（足量），然后同时向左盘和右盘的烧杯中放入等质量的Zn粉与Fe粉，。

（1）如果纵坐标表示的是氢气的质量，则横坐标可以是：Do

A^反应时间tB、反应的稀硫酸的质量mC、参加反应的金属的质量m

（2）整个反应过程中天平指针偏转的情况是：D。请说明理由。

A.天平最终仍然平衡

B.天平指针先偏向左盘，后偏向右盘

C.天平指针始终偏向右盘

D.天平指计先偏向右盘，后偏向左盘

【解答】解：（I）如果纵坐标表示的是氢气的质量，则横坐标可以是：反应的稀硫酸的质量m,

这是因为反应的硫酸质量相等时，生成氢气质量相等。

故填：Bo

（2）整个反应过程中天平指针偏转的情况是：天平指针先偏向右盘，后偏向左盘，这是因为锌比

铁活泼，反应速率较快，产生氢气较快，导致天平指针偏向右盘，完全反应后，铁和稀硫酸反应

生成的氢气较多，天平指伊最后偏向左盘。

故答案为：D；锌比铁活泼，反应速率较快，产生氢气较快，导致天平指针偏向右盘，完全反应

后，铁和稀硫酸反应生成的氢气较多，天平指针最后偏向左盘。

12.我国是一个钢铁生产大国，2015年内地的钢铁产量达8亿吨之多。

（1）据统计，全世界每年因锈蚀而损坏的钢铁约占全年产量的四分之一，因此如何防止钢铁生锈

是人类面临的•个重大课题。自行车是不少同学上学的交通工具。

（2）铁的锈蚀对社会生产造成较大损害，但也有有利的一面，如某些食品包装袋内常放入还原性

铁粉作“双吸剂”以防止食品腐败。某课外兴趣小组在实验室发现了一包破损的还原性铁粉（含

少量杂质，杂质既不溶于水也不溶于酸），他们取六份样品，分别加稀硫酸反应。测得部分数据加

下，请根据有关信息回答问题。

实验次数13456

取样品质量（g）31.031.031.031.031.0

取稀硫酸质量（g）30.090.0120.0150.0180.0

产生气体质量（g）0a0.30.50.6

①a的数值为0.1。

②第4次实验，所得到溶液中溶质的化学式为Fe2（SOQ3、FeSO4。

③列式计算该样品中单质铁的质量分数（计算结果精确到0.1%）o

【解答】解：①根据表中数据可知：第1次30g稀硫酸没产生氢气是稀硫酸和铁锈反应，3、4可

以看出每30g稀硫酸可以产生0.2g氢气，则m应为0.1,第5次只增加0.1g氢气，说明铁已被消

耗完，硫酸有剩余；故填：0.1；

②氟化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，3、4可以看出每30g

稀硫酸可以产生0.2g氢气，说明第3次实验硫酸不足，所得到溶液中溶质的化学式为Fez（SO4）

3、FeSO4；故填：Fez（SCU）3、FeSO4；

③设该样品中单质铁的质量为x,

Fe+H2SO4=FeSO4+H2t

562

x0.6g

56：2=x：0.6g

x=16.8g

该样品中单质铁的质量分数=当黑xl00%^54.2%o

oJL・uy

答：该样品中单质铁的质量分数为54.2%。

四.解答题（共3小题）

13.将质量均为1（）克的Mg.Fe.Zn三种金属分别放入质量和溶质质鼠分数均相同的三份稀硫酸中，

反应完全后，生成氢气的质量关系不可能的是其中A表示的是一金属过最。

心

氯

气

气

的

的

质

质

蚩

量

【解答】解：A、当盐酸完全反应时，生成氢气质量相等，该选项对应关系可能正确;

B、当稀盐酸过量时，镁和盐酸反应生成的氢气最多，锌和盐酸反应生成的氢气最少，该选项对

应关系可能正确；

C、当铁恰好和硫酸反应时，镁过量，锌不足，镁、铁和稀硫酸反应生成的氢气质量相等，锌和稀

硫酸反应生成的氢气质量小于馍、铁和稀硫酸反应生成的氧气质量，该选项对应关系可能正确;

D、当铁、锌和稀硫酸反应生成的氢气质最相等时，镁和稀硫酸反应生成的氢气质量一定和铁、

锌和稀硫酸反应生成的氢气质量相等，该选项对应关系不可能正确。

故填：D；金属过量。

14.“铁、锌、铜、镁、铝”是生活中常见的金属，请根据所学知识回答下列问题：

（1）铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性。

（2）黄铜是铜锌合金，其•，更度比纯铜人（填“人”或“小

（3）将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO3）2和Fe（N0.02的混合溶液中，充分反应后过滤,

若滤液中只含一种溶质，贝］滤渣中一定含有铜、铁,

（4）将等质量的铁、铁、锌三种金属分别放入三份溶质质量分数相等的稀盐酸中，生成H2的质

量与反应时间的关系如图所示。反应后一定有剩余的金属是Me（填化学式）。

【解答】解：（1）铝块能制成铝箔是利用了铝的延展性；

（2）黄铜是铜锌合金，其硬度比纯铜大；

（3）由于金属的活动性强弱是：锌>铁>铜，将一定质量的锌粒投入含有Cu（NO3）2和Fe（NO3）

2的混合溶液中，锌会先与硝酸铜反应生成了硝酸锌和铜，当硝酸铜完全反应，锌与硝酸亚铁反

应生成了硝酸锌和铁。若滤液中只含•种溶质，溶质就是硝酸锌，说明了铁、铜完全置换出来,

则滤渣中一定含有Cu、Fe,

（4）由于金属的活动性强弱是：镁>锌>铁，结合图象可知，金属X是Mg,24份质量的镁会

生成2份质量的氢气，56份质量的铁会生成2份质量的氢气，65份质量的锌会生成2份质量的

氢气，反应后可能已经反应完的金属是Zn、Fe,一定有剩余的金属是Mg。

故答案为：（1）延展。

（2）大。

（3）Cu、Fe。

（4）Mg0

15.已知钠与水反应的化学方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2t0质量均为mg的钠、镁、锌三种

金属分别与25g质量分数为19.6%的稀硫酸反应。

（1）由于金属的量不确定，产生的氢气的质量大小有多种可能（不考虑镁与水的反应），如镁、

锌产生氢气的质量相同且都小于钠产生的氢气质量的情况表示为Na>Mg=Zno请按以上表示,

写出所有可能情况Mg>Na>Zn、Na>Mg=Zn、Na>M「>Zn、Na=M『>Zn。

（2）试确定，当产生的氢气的质量大小为Na>Mg=Zn时，m的取值范围m23.25。

（3）m=4.6时，Zn与酸反应产生H2的质量与金属质量（m）的关系如图。请在图中再画出钠和

镁二种金属分别与酸反应产生H2的质量与金属质量（m）的关系图线。（在图线上用元素符号注

明）

【解答】解：（1）Na>Mg>Zn.Na=Mg>Zn.Mg>Na>Zn>Mg>Na=Zn

解析：此题的特殊之处在于：钠既可以与酸反应还可以与水反应，镁、锌只与酸反应而不与水

反应。质量均为mg的钠、镁、锌三种金属与酸（过量）完全反应时产生氢气的质量分别为：m

g/23、mg/12.2mg/65.由此可以看出，钠