[初中化学]金属与酸反应计算题归类剖析
为考查学生的计算思维能力，也便于掌握区分度，化学计算题作为考试的压轴题，让学生每每感到头痛。笔者根据近几年中考化学计算题型的特点，以人教版新课标九年级化学有关金属与酸置换反应的计算题型进行归类剖析，希望能给学生的学习或复习带来帮助。一、金属完全反应，酸有剩余
1．相同质量的不同金属与足量的同一种酸反应
例1 等质量的锌和铁与足量的稀硫酸反应，生成氢气的质量
A．锌的多 B．铁的多 C．一样多 D．无法确定
解析 根据题意，金属完全反应，酸有剩余，利用化学方程式只能找金属与氢气之间的关系式，列比例式可求出氢气的质量x=（a为金属的质量，M为金属的相对分子质量，n为金属化合价数，下同），从上式可看出，金属的质量相同，生成氢气的质量与金属相对分子质量和金属化合价数的倒数的乘积成反比，所以答案为B。同理可推，生成氢气的质量相同，所需金属的质量与金属相对分子质量和金属化合价数的倒数的乘积成正比。
【跟踪训练一】
1． 相同质量的铝、镁、铁、锌四种金属分别投入到足量的相同质量的稀硫酸溶液中，待充分反应后，所得溶液的质量最小的是（ A ）
A．铝 B．镁 C．锌 D．铁
2． 5．6 g铁、2．4 g镁、1．8 g铝分别与足量的稀盐酸充分反应后，按铁、镁、铝的顺序得到氢气的质量比为（ B ）
A．2:2:3 B．1:1:1 C．2:3:1 D．3:2:1
3． 在天平两盘上的烧杯中，各放入质量相同的稀硫酸，调节天平至平衡。分别向两边烧杯各加入5g镁和5g铁，镁和铁全部反应而消失后，天平的指针 （ A ）
A．偏向加铁的一边 B．偏向加镁的一边
C．仍停留在原来的位置 D．无法确定
4 一定质量的铝、镁、铁、锌四种金属分别投入到足量的稀硫酸溶液中，待充分反应后，得到相同质量的氢气，则需要金属的质量由多到少的顺序为 。
5． 相同质量的M、N两种活泼金属，分别与足量的稀盐酸在室温下发生反应（M、N在生成物中的化合价为均为+2价），生成H2的质量m和反应时间t的关系如右下图所示。
（1）金属活动顺序是M比N (填“强”或“弱”)；相对原的相对原子质量是M比N的 （填“大”或“小”）。
（2）M与稀盐酸反应结束后，消耗稀盐酸中溶质的质量为 g。
2．相同质量的同种金属与足量的不同种酸反应
例2 将相同质量的锌粒投入到不同质量的足量的稀盐酸和稀硫酸溶液中，待充分反应后，所得氢气的质量
A．一样多 B．锌粒投入到稀盐酸的多 C．锌粒投入到稀硫酸的多 D．无法比较
解析 由[例1]解析中氢气的质量x=可看出，同种金属质量又相同，所得氢气的质量应该一样多，所以答案为A。
【跟踪训练二】
1． 在一天平的左右两盘上各放一只质量相同的烧杯，左右烧杯中分别盛装质量相等、质量分数相等的稀盐酸和稀硫酸，此时天平平衡。向左右烧杯中再分别加入7．8 g等质量的锌粒和镁条，当锌粒和镁条全部溶解后，为使天平重新平衡，则
A．向左盘加0．5 g砝码 B．向右盘加0．5 g砝码
C．向左盘加0．41 g砝码 D．向右盘加0．41 g砝码
二、金属有剩余，酸全部反应
1． 足量的不同金属与一定量的同一种酸反应
例3 足量的镁、铁、锌三种金属分别与一定量的稀硫酸充分反应后，生成氢气的质量关系为
A．镁放氢多 B．铁放氢多 C．锌放氢多 D．三种金属放氢一样多
解析 根据题意，金属有剩余，酸完全反应，利用化学方程式只能找酸与氢气之间的关系式，列比例式可求出氢气的质量x=（a为酸溶质的质量，M为酸的相对分子质量，n为酸电离出氢离子的个数，或为酸根离子所带的电荷数，或酸根的化合价数，下同），因为是同种酸，所以三种金属放氢一样多，答案为D。
【跟踪训练三】
1． 在天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，分别盛装质量为98 g、质量分数为10 %的稀硫酸，此时天平平衡。
（1）若向两烧杯中投入足量的锌粒和镁条，加入镁、锌的质量分别为
A．3gMg，3gZn B．1gMg，1gZn C．7gMg，7gZn D．5gMg，5gZn
（2）若向两烧杯中投入等质量的锌粒和镁条，待充分反应后，此时天平平衡，则反应后一定无剩余的是 ，一定有剩余的是 。
2． 将Mg，Al，Zn分别放入相同溶质质量分数的盐酸中，反应完成后，放出的氢气质量相同，其可能原因是
A．放入的三种金属质量相同，盐酸足量
B．放入的Mg、Al、Zn的质量比为12:9:32．5，盐酸足量
C．盐酸的质量相同，放入足量的三种金属
D．放入的盐酸质量比为3:2:1，反应后盐酸无剩余
2．足量的金属与一定量的不同种酸反应
例4 在天平的左右两盘上各放一只质量相同的烧杯，分别盛装质量相等、质量分数相等的稀盐酸和稀硫酸，此时天平平衡。若向两烧杯中投入足量的相同质量锌粒，待充分反应后，则天平指针 偏转。（填“向左”、“向右”、“不”）
解析 由[例3]解析中氢气的质量x=可看出，酸溶质的质量相同，生成氢气的质量与酸相对分子质量和酸根化合价数的倒数的乘积成反比，稀硫酸放出氢气少,所以天平指针向右偏转。同理可推，生成氢气的质量相同，所需酸溶质的质量与酸相对分子质量和酸根化合价数的倒数的乘积成正比。
【跟踪训练四】
1．在天平的左右两盘上各放一只质量相同的烧杯，分别盛装质量相等、质量分数相等的稀盐酸和稀硫酸，此时天平平衡。若向左烧杯中投入足量的锌粒，向右烧杯中投入足量的等质量的镁条，待充分反应后，则天平指针 偏转。（填“向左”、“向右”、“不”）
三、金属与酸恰好完全反应
例5 13．0 g锌与100．0 g稀硫酸恰好完全反应，求：
（1）稀硫酸中溶质的质量分数。
（2）反应后所得溶液中溶质的质量分数。
解析 （1）根据化学方程式，可求出稀硫酸中溶质的质量为19．6 g，进而求出稀硫酸中溶质的质量分数为19．6 %；（2）先求出氢气的质量为0．4 g，再求出反应后所得溶液中溶质硫酸锌的质量为32．2 g，根据质量守恒定律，反应后所得溶液的质量13．0 g+100．0 g-0．4 g=112．6 g,所以，反应后所得溶液中溶质的质量分数约为28．6 %（解题过程略）。
【跟踪训练五】
1． 近年来，有不法分子利用假金欺骗群众，假金外观似金子，是一种铜与金属M的合金，某同学想确定金属M，已知金属M为+2价，他取用3．50 g这种假金样品，把15 g14．6 %的稀盐酸分3次加入，充分反应后剩余固体质量见下表：
第1次
第2次
第3次
稀盐酸的用量/g
5
5
5
剩余固体质量/g
2．85
2．20
2．00
计算：（1）该假金样品中铜的质量分数；
（2）通过计算确定金属M是何种金属。
2． 生铁是铁和碳的合金。为测定某炼铁厂生产的生铁样品中铁的质量分数，化学兴趣小组的同学称得该生铁样品6．0g，放入烧杯中，向其中加入65．0g稀硫酸，恰好完全反应（假设杂质不参与反应）。测得的实验数据如下：
反应前
反应后
烧杯及其中物质的质量
97．0 g
96．8 g
请你完成有关计算（结果保留一位小数）：
（1）反应放出的氢气是多少？
（2）生铁样品的质量分数是多少？
（3）反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少？
参考答案
【跟踪训练一】1．A 2．B 3．A 4． 锌、铁、镁、铝 5．（1）强 小；（2）36．5
【跟踪训练二】1．D
【跟踪训练三】1．（1）C；（2）稀硫酸 镁 2．BC
【跟踪训练四】1．向右
【跟踪训练五】1．（1）57．1 %；（2）Zn 2．（1）0．2 g；（2）93．3 %；（3）21．6 %
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