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专项（三）金属图像题考点突破金属与酸、金属与盐反应的规律及解题方法1.金属与酸的反应(1)金属与酸反应产生氢气质量的规律:①同种等质量的金属与足量不同种酸反应,产生氢气的质量相等。②金属在生成物中的化合价相同时,等质量的金属与足量酸反应,相对原子质量越小,产生的氢气越多。③等质量、等溶质质量分数的同种酸与足量的不同种金属反应,产生氢气的质量相等。(2)金属与酸反应产生氢气的图像题应注意:①图像中表示时间与氢气质量关系的曲线越陡,表示金属的反应速率越快。金属的质量、酸的质量与氢气的质量的关系与金属的反应速率无关。②比较金属的相对原子质量时,要保证金属在生成物中的化合价相同。2.金属与盐溶液反应金属与多种盐溶液反应时,遵循优先置换原则,距离远的先置换。(1)一种金属与多种盐溶液的反应举例:在KNO3、Cu(NO3)2、AgNO3的混合溶液中,加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。思路分析:①首先将几种金属按金属活动性由强到弱的顺序排列;②按最远距离优先反应原则,确定金属与盐溶液反应的先后顺序。反应的先后顺序:Ⅰ:Zn+2AgNO32Ag+Zn(NO3)2。Ⅱ:Zn+Cu(NO3)2Cu+Zn(NO3)2。加入Zn的质量发生的反应滤渣的成分滤液的成分不足以与AgNO3完全反应Ⅰ(部分)Ag(部分)KNO3、Zn(NO3)2Cu(NO3)2、AgNO3恰好与AgNO3完全反应Ⅰ(完全)Ag(全部)KNO3、Zn(NO3)2Cu(NO3)2加入Zn的质量发生的反应滤渣的成分滤液的成分不足以Cu(NO3)2完全反应Ⅰ(完全)Ⅱ(部分)Ag(全部)Cu(部分)KNO3、Zn(NO3)2、Cu(NO3)2恰好与Cu(NO3)2完全反应Ⅰ,Ⅱ(都完全)Ag(全部)Cu(全部)KNO3、Zn(NO3)2过量Ⅰ,Ⅱ(都完全)Ag(全部)Cu(全部)Zn(剩余)KNO3、Zn(NO3)2金属与盐溶液反应的规律:①一种金属与多种盐溶液反应,金属先和最不活泼的金属的盐溶液反应。②多种金属与一种盐溶液反应,最活泼的金属先与盐溶液反应。③反应停止后过滤,滤渣中一定有最不活泼的金属单质,滤液中一定有不参加反应的及生成的盐溶液。④滤渣与滤液中的物质不能发生反应。[变式]向硝酸银、硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中加入一定质量的铁粉,反应停止后过滤,得滤渣A和滤液B。向滤渣A中加入稀盐酸,有气泡冒出。则滤渣A中一定有_____________(填化学式,下同),一定没有______;滤液B中一定有的金属离子是__________,一定没有的金属离子是________________。Fe、Cu、AgZnZn2+,Fe2+Cu2+、Ag+(2)金属和盐溶液反应质量变化情况分析。如:CuSO4+ZnCu+ZnSO4CuSO4~ZnSO4Zn~Cu1601616564反应后溶液质量增加,固体质量减小。又如:2AgNO3+CuCu(NO3)2+2Ag2AgNO3~Cu(NO3)2Cu~2Ag34018864216反应后溶液质量减小,固体质量增大。【方法点拨】确定滤渣组成的捷径:向滤渣中加酸,产生气体的解题步骤如下:①将题目中出现的金属元素和H按金属活动顺序排列好:Zn2+、Fe、(H)、Cu2+、Ag;②按“在H前面,只找一个,往后扫描,一网打尽”读出答案。在H前面的第一个金属Fe处停下,从Fe起(含Fe),往后扫描题中出现的金属,就是滤渣中一定存在的金属。即为Fe、Cu、Ag。1.[2018·自贡改编]现有等质量的甲、乙、丙三种金属,分别放入三份溶质质量分数相同的足量稀硫酸中,生成氢气的质量与反应时间的关系如图G3-1所示(已知甲、乙、丙在生成物中的化合价均为+2)。则下列说法中错误的是()A.金属的反应速率:乙甲丙B.生成氢气的质量:甲乙丙C.相对原子质量:乙丙甲D.消耗硫酸的质量:甲乙丙典题训练类型一金属与酸的反应图像图G3-1[答案]C[解析]三种金属在生成物中的化合价均为+2,等质量的金属与足量酸反应,产生的氢气越多,相对原子质量越小,所以相对原子质量:丙乙甲。2.下列图像能正确表示对应关系的是()A.①向等质量、等浓度的稀硫酸中分别加入足量的锌、铁B.②向等质量的镁、锌中分别加入稀硫酸C.③向三份等质量、等浓度的稀盐酸中分别加入等质量、足量的镁、铝、铁D.④向等质量、等浓度的稀盐酸中分别加入等质量且足量的镁、铁图G3-2[答案]B[解析]①中金属足量,酸完全反应,等质量、等浓度的稀硫酸产生氢气的质量应该相等;②中向等质量的镁、锌中分别加入稀硫酸,金属完全反应时,产生氢气的质量:镁锌;③中等质量、等浓度的稀盐酸完全反应产生氢气质量相等,横轴是金属的质量,金属的质量相同时,产生氢气质量:铝镁铁;④中向等质量、等浓度的稀盐酸中分别加入足量的镁、铁,最终产生氢气的质量相等。3.用质量相等的锌粉和铁粉,分别与等溶质质量分数、等质量的稀盐酸充分反应,产生氢气的质量和反应所用时间的关系如图G3-3所示。则下列情况中不可能的是()A.曲线a、b分别表示锌、铁的反应情况B.稀盐酸均反应完,锌、铁有剩余C.稀盐酸均反应完,锌恰好完全反应,铁有剩余D.锌、铁都反应完,稀盐酸有剩余图G3-3D4.[2018·重庆A]常温下向一定质量的稀盐酸中逐渐加入镁,充分反应(忽略挥发)。下列图像正确的是()A.①②B.②③C.①④D.②④图G3-4[答案]C[解析]镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气,由化学方程式可知,每24份质量的镁能置换出2份质量的氢气,所以反应后所得的氯化镁溶液质量大于反应前的稀盐酸质量,随着反应的进行,溶液质量逐渐增加,当稀盐酸完全反应时,溶液质量不再变化,图①正确;镁和稀盐酸的反应是放热反应,随着反应的进行,溶液温度逐渐升高,当稀盐酸完全反应后,溶液温度会逐渐降回到原温度,图②错误;随着镁的加入,反应生成氢气质量逐渐增加,当稀盐酸完全反应时,继续加入镁,氢气质量不再增加,图③错误;化学反应前后元素的种类和质量均不变,随着镁的加入,溶液中氯元素的质量不变,图④正确。5.[2019·济宁]相同质量的Mg、Fe、Zn三种金属分别与足量的、质量相同、质量分数相同的稀硫酸充分反应,生成氢气的质量与消耗稀硫酸的质量关系如图G3-5。分析图像所得的结论中不正确的是()A.三种金属的活动性顺序:MgFeZnB.三种金属的相对原子质量:MgFeZnC.三种金属消耗稀硫酸的质量:MgFeZnD.三种金属与稀硫酸反应后的溶液的质量:MgFeZn图G3-5[答案]A[解析]由于图像中的纵坐标不是时间,故无法通过图像判断金属的活动性;化合价相同时,等质量的金属与足量酸反应,相对原子质量较小的金属产生的氢气多,故三种金属的相对原子质量:MgFeZn;根据质量守恒定律可知产生的氢气中氢元素质量等于消耗的稀硫酸中氢元素质量,因此产生的氢气越多,消耗的稀硫酸越多,所以三种金属消耗稀硫酸的质量:MgFeZn;由于金属与酸反应生成的氢气逸散到空气中,故产生的氢气的质量就是溶液的减少量,所以三种金属与稀硫酸反应后的溶液的质量:MgFeZn。6.把等质量的X、Y、Z、M四种金属分别加入到同体积、同浓度的足量稀盐酸中。再把X加入到Z(NO3)2溶液中,M加入到YNO3溶液中。反应关系如图G3-6所示。据此判断四种金属的活动性顺序为()A.ZXMYB.XZMYC.XZYMD.YMZX图G3-6[答案]B[解析]根据第一个坐标曲线图可知,Y、M位于氢后,Z、X位于氢前;根据第二个坐标轴曲线可知,X可与Z的盐溶液发生置换反应,说明X的金属活动性比Z强,即X位于Z前;根据第三个坐标曲线图可知,M能与Y的盐溶液发生置换反应,说明M的金属活动性比Y强,即M位于Y前。综上,四种金属的活动性顺序由强到弱依次为XZMY。7.[2018·河北]如图G3-7所示的四个图像,分别对应四种过程,其中正确的是()A.①分别向等质量Mg和Cu中加入足量等质量、等浓度的稀硫酸B.②分别向等质量且足量的Zn中加入等质量、不同浓度的稀硫酸C.③分别向等质量的Mg和Al中,加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸D.④分别向等质量的Mg和Zn中加入等质量、等浓度且足量的稀硫酸图G3-7[答案]C[解析]铜不能和稀硫酸反应生成氢气;金属过量,酸完全反应,所以浓度大的稀硫酸产生的氢气多;稀硫酸足量,等质量的铝、镁均完全反应,铝产生的氢气比镁多,横轴为酸的质量时,消耗酸的量相同,生成氢气的质量相同;等质量的镁和锌与足量的等质量、等浓度的稀硫酸反应,镁产生的氢气较多,并且镁反应的速率较快。8.有等质量的甲、乙两种金属,相对原子质量Ar(甲)Ar(乙)。将甲放入质量分数为15%的稀硫酸中,将乙放入质量分数为15%的稀盐酸中,在生成物中甲、乙均显+2价,产生氢气的质量随时间变化的曲线如图G3-8所示。下列说法正确的是()A.产生氢气的速率:甲乙B.反应后甲、乙一定都有剩余C.消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等D.消耗乙的质量一定小于消耗甲的质量图G3-8C9.将等质量的镁、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G3-9所示。金属X是(填化学式,下同),反应后可能已经反应完的金属是,一定有剩余的金属是。图G3-9MgZn、FeMg10.[2018·济宁]分别向50gFeSO4和CuSO4溶液中,加入一定质量的镁粉,恰好完全反应。随着镁粉的消耗,镁粉与溶液中FeSO4、CuSO4的质量变化关系如图G3-10所示。请读取图像信息并结合金属活动性顺序分析,下面说法不合理的是()A.反应前,溶液中溶质质量分数:FeSO4CuSO4B.反应后,两溶液底部分别析出的金属是Fe和CuC.反应后,两溶液底部析出金属的质量:FeCuD.反应后,若FeSO4和CuSO4对应新溶液的溶质质量分数分别为甲、乙,则甲乙类型二金属与盐溶液的反应图像图G3-10[答案]D[解析]反应后,生成铜的质量大于生成铁的质量,因此硫酸亚铁和镁反应后溶液的质量大于硫酸铜和镁反应后溶液的质量,若FeSO4和CuSO4对应新溶液的溶质质量分数分别为甲、乙,则甲小于乙。11.[2018·襄阳]向一定量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入铁粉,反应过程中,测得混合物中溶液的质量与加入铁粉的质量关系如图G3-11所示。下列有关该反应过程的说法正确的是()A.a点,向溶液中滴加稀盐酸,无白色沉淀B.c点,向过滤后得到的固体中滴加稀盐酸,无气泡产生C.d点,溶液中溶质为Fe(NO3)2和Cu(NO3)2D.e点,过滤后得到的固体中只含有2种物质图G3-11[答案]B[解析]将铁粉加入到硝酸银和硝酸铜的混合溶液中,金属活动性差距大的优先反应,故铁先和硝酸银反应,硝酸银反应完全后,继续加入的铁粉再和硝酸铜反应。由此分析曲线,从加入铁粉到b点以前,随着铁粉的加入,硝酸银逐渐减少,硝酸亚铁逐渐增多,滤渣中只有银,滤液中有硝酸亚铁、硝酸铜和硝酸银。到b点时,加入的铁粉和硝酸银恰好完全反应,b点时滤渣只有银,滤液中有硝酸亚铁和硝酸铜;过了b点后,铁粉和硝酸铜反应,在向d点行进的过程中溶液中硝酸亚铁继续增多,硝酸铜逐渐减少,在到d点以前,滤渣是银和铜,滤液中有硝酸亚铁和硝酸铜;到d点时加入的铁粉和硝酸铜恰好完全反应,滤渣是银和铜,滤液中只有硝酸亚铁;过了d点后,铁粉不再发生反应,滤渣是银、铜和铁,滤液中只有硝酸亚铁。12.往硝酸铜、硝酸银和硝酸亚铁的混合溶液中缓慢加入质量为mg的锌粉,溶液中析出固体的质量与参加反应的锌粉质量关系如图G3-12所示,下列说法中正确的是()A.c点对应溶液中含有的金属离子为Zn2+和Cu2+B.bc段(不含两端点)析出的金属是FeC.ab段(不含两端点)对应溶液中含有的金属离子为Zn2+、Ag+、Cu2+、Fe2+D.若bc段和cd段中析出固体质量相等,参加反应的锌粉质量分别为m1和m2,m1m2图G3-12[答案]C[解析]本题主要考查金属