7. 请按要求完成下列金属性质的实验。
探究一:镁与盐酸反应过程中的能量变化。
(1)实验时需将镁条进行打磨,其目的是
除去镁条表面的氧化膜
。反应中试管外壁发烫,说明镁与盐酸的反应是
放热
(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的化学方程式为
$\ce{Mg + 2HCl\xlongequal{}MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
。
探究二:用如图所示的装置进行不同金属与盐酸反应的探究实验。
(2)观察到甲、乙两装置中长颈漏斗内液面上升的高度不同,由此得出的结论是
在相同条件下,不同金属与盐酸反应放出的热量不同
。
(3)若实验所用的金属均过量,则装置甲中产生$\ce{H_{2}}$的质量
等于
(填“大于”“小于”或“等于”)装置乙中产生$\ce{H_{2}}$的质量。
答案：(1) 除去镁条表面的氧化膜 放热 $\ce{Mg + 2HCl\xlongequal{}MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
(2) 在相同条件下,不同金属与盐酸反应放出的热量不同
(3) 等于
解析：
【分析】
首先，对于(1)，镁条在空气中易形成氧化膜，打磨是为了除去氧化膜以保证反应顺利进行；反应中试管外壁发烫说明反应放热，结合反应产物书写化学方程式。对于(2)，甲中镁、乙中铁与相同稀盐酸反应，长颈漏斗液面上升高度由瓶内压强决定，压强差异源于反应放热不同，据此分析结论。对于(3)，金属过量时，酸完全反应，生成氢气质量由酸的量决定，因盐酸量相同故氢气质量相等。
【解析】
(1) 镁在空气中易氧化生成氧化镁薄膜，打磨可除去该氧化膜，避免其阻碍镁与盐酸反应；试管外壁发烫说明反应释放热量，属于放热反应；镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，化学方程式为$\ce{Mg + 2HCl\xlongequal{}MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$。
(2) 甲、乙中稀盐酸完全相同，镁与盐酸反应更剧烈且放出热量更多，使瓶内温度、压强升高更显著，长颈漏斗液面上升更高，由此得出：在相同条件下，不同金属与盐酸反应放出的热量不同。
(3) 金属过量时，稀盐酸完全反应，氢气中的氢元素全部来自稀盐酸，甲、乙中稀盐酸的体积和浓度均相同，即氯化氢质量相同，因此产生$\ce{H_{2}}$的质量相等。
【答案】
(1) 除去镁条表面的氧化膜；放热；$\ce{Mg + 2HCl\xlongequal{}MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
(2) 在相同条件下，不同金属与盐酸反应放出的热量不同
(3) 等于
【知识点】
金属的化学性质；化学反应中的能量变化；根据化学方程式的计算
【点评】
本题考查金属与酸反应的基础知识点，结合实验操作、现象分析反应规律，注重对实验原理的理解，难度适中。
【难度系数】
0.6
8. 向盛有 $a\ {g}$ 铜、锌混合物的烧杯中滴加稀盐酸,边滴边搅拌,反应过程中剩余固体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示。
类题精讲
(1) 混合物中锌的质量为
$(a-b)$
${g}$(用含$a$、$b$的字母表示)。
(2) $N$、$P$ 点时,溶液的质量:$N$
$＜$
(填“$＞$”“$＜$”或“$=$”)$P$。
(3) $M$ 点时,溶液中除水外还含有的物质是
$\ce{ZnCl_{2}}$
(填化学式)。
(4) 在 $N$ 点的溶液中加入铁粉,可观察到的现象是
无明显现象
。
答案：(1) $(a-b)$ (2) $＜$ (3) $\ce{ZnCl_{2}}$ (4) 无明显现象
解析:(1)向盛有$a\ \mathrm{g}$铜、锌混合物的烧杯中滴加稀盐酸,铜与盐酸不反应,锌与盐酸反应生成氯化锌和氢气,由题图可知,当固体剩余$b\ \mathrm{g}$时不再减少,说明锌完全反应,剩余固体只有铜,即混合物中锌的质量为$(a-b)\ \mathrm{g}$。(2)$N$点锌与盐酸恰好完全反应,$P$点时,盐酸过量,则溶液的质量:$N＜P$。(3)铜与盐酸不反应,$M$点时,锌部分反应,溶液中除了水还含有锌与盐酸反应生成的氯化锌,化学式为$\ce{ZnCl_{2}}$。(4)$N$点锌与盐酸恰好完全反应,向$N$点的溶液中加入铁粉,$\ce{Fe}$与$\ce{ZnCl_{2}}$不会发生反应,无明显现象。
解析：
【分析】
首先，铜的金属活动性在氢之后，无法与稀盐酸反应，锌的金属活动性在氢之前，能与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气。结合图像：剩余固体质量不再减少时（N点及之后），剩余固体为不反应的铜，据此可计算锌的质量；N点是锌与稀盐酸恰好完全反应，P点加入了过量稀盐酸，据此比较溶液质量；M点是反应过程中，锌部分反应，据此判断溶液中的溶质；N点溶液为氯化锌溶液，根据金属活动性顺序判断铁粉加入后的现象。
【解析】
(1) 铜锌混合物中，铜不与稀盐酸反应，锌与稀盐酸反应，当加入稀盐酸至N点后，剩余固体质量不再变化，说明锌已完全反应，剩余固体b g为铜的质量，因此锌的质量为总质量a g减去铜的质量b g，即$(a-b)\ \mathrm{g}$。
(2) N点时锌与稀盐酸恰好完全反应，溶液为氯化锌溶液；P点加入了过量的稀盐酸，溶液中除氯化锌外还有过量的HCl，且加入了更多稀盐酸，因此溶液质量：$N＜P$。
(3) M点时锌部分反应，锌与稀盐酸反应生成氯化锌，铜不参与反应，因此溶液中除水外，溶质为氯化锌，化学式为$\ce{ZnCl_{2}}$。
(4) N点的溶液为氯化锌溶液，铁的金属活动性比锌弱，不能与氯化锌发生置换反应，因此加入铁粉后无明显现象。
【答案】
(1) $(a-b)$ (2) $＜$ (3) $\ce{ZnCl_{2}}$ (4) 无明显现象
【知识点】
金属与酸的反应、金属活动性顺序、溶质判断
【点评】
本题结合图像考查金属与酸的反应，核心是理解图像各点的反应状态，明确铜不反应、锌反应的特点，以及金属活动性顺序的应用，注重基础知识点的综合运用，难度适中。
【难度系数】
0.6
9.* 新素养 科学探究与实践 小明同学在探究金属与酸反应时，将铝片、锌片打磨后，分别投
入盛有等体积等浓度稀盐酸的试管中，观察到铝与稀盐酸反应比锌与稀盐酸反应更快。
【提出问题】金属与盐酸反应快慢，除与金属的种类有关外，还受哪些因素的影响呢？
【猜想与假设】(1) a. 可能与盐酸的浓度有关；b. 可能与金属与盐酸的接触面积有关；c. 可能与
反应的温度
有关。
【设计并实验】(2) 小明利用图甲所示装置，用不同浓度的盐酸与质量、形状相同的铝片进行实验。请写出铝与盐酸反应的化学方程式：
$\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
。
【分析数据、得出结论】(3) 实验中记录的数据可能是
AD
(填字母)。
A. 产生相同体积氢气的时间
B. 产生氢气的总质量
C. 产生氢气的总体积
D. 单位时间内产生氢气的体积
【拓展延伸】(4) 小明用足量的铝与稀盐酸反应时，试管外壁发烫，并测得实验过程中生成氢气的体积随时间变化的曲线如图乙所示，根据曲线请分析$t_2\ \mathrm{min}$后反应速率变化的原因是
随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小
。
(5) 将质量、形状相同的铝、锌分别与足量的稀盐酸反应。用曲线a表示铝与稀盐酸反应生成的氢气，用曲线b表示锌与稀盐酸反应生成的氢气，则下列图像正确的是
A
(填字母)。
答案：(1) 反应的温度 (2) $\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$ (3) AD (4) 随着反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小 (5) A
解析:(1)金属的种类、盐酸的浓度、反应的温度、金属与盐酸的接触面积对金属与盐酸反应快慢可能都会产生影响。(3)要比较反应速率,可比较相同时间收集气体的体积,或比较收集等体积的气体所需的时间,故A、D符合题意。(4)由题图乙中曲线变化可以看出,反应开始由慢变快,一段时间后,由快变慢,这是因为铝与稀盐酸反应放出热量使温度升高,开始时温度升高对反应速率的影响较盐酸浓度变小对反应速率影响更大,一段时间后,盐酸浓度减小对反应速率的影响较温度升高对反应速率的影响更大,故$t_2\ \mathrm{min}$后反应速率由快变慢。(5)稀盐酸足量,因此充分反应后放出氢气的质量大小由金属的量决定,根据化学方程式$\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$,每18份质量的铝反应能生成2份质量的氢气,根据化学方程式$\ce{Zn + 2HCl\xlongequal{}ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$,每65份质量的锌反应能生成2份质量的氢气,所以质量相等的铝和锌与足量稀盐酸反应,铝生成的氢气多,则图像中铝的终点纵坐标应该大于锌的;由题意可知,相同条件下铝与盐酸反应比锌与盐酸反应快,相同时间内产生氢气的质量大,故A正确。
解析：
【分析】
要解决本题，需结合金属与酸反应的相关知识逐步分析：①猜想反应快慢的影响因素时，需考虑除金属种类、盐酸浓度、接触面积外，反应温度也会影响速率；②书写铝与盐酸反应的化学方程式时，要注意铝的化合价（+3），配平反应物和生成物；③比较反应速率时，需明确速率是单位时间内的变化，可通过“相同时间产生气体体积”或“产生相同体积气体的时间”判断；④分析反应速率变化时，要考虑反应中温度（放热）和盐酸浓度（消耗）两个因素的共同影响；⑤判断金属反应的图像时，需从“反应速率（斜率）”和“生成氢气总质量（终点）”两方面，结合金属的活动性和相对原子质量分析。
【解析】
(1) 金属与酸反应的快慢受多种因素影响，除金属种类、盐酸浓度、金属与盐酸的接触面积外，反应温度也会对反应速率产生影响，故猜想c为反应的温度。
(2) 铝与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，根据化学反应式的书写规则，配平后化学方程式为$\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$。
(3) 反应速率的比较需体现单位时间内的反应程度：A选项“产生相同体积氢气的时间”，时间越短说明反应速率越快；D选项“单位时间内产生氢气的体积”，体积越大说明反应速率越快，二者均可用于比较反应速率；B选项“产生氢气的总质量”、C选项“产生氢气的总体积”只能表示生成氢气的总量，无法体现反应速率，故选AD。
(4) 铝与稀盐酸反应放热，反应初期温度升高会加快反应速率，但随着反应进行，盐酸不断被消耗，浓度逐渐减小；$t_2\ \mathrm{min}$后，盐酸浓度减小对反应速率的抑制作用超过温度升高的促进作用，因此反应速率变慢。
(5) 等质量的铝和锌与足量稀盐酸反应时，根据化学方程式：$\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，每18份质量的铝生成2份质量的氢气；$\ce{Zn + 2HCl\xlongequal{}ZnCl_{2} + H_{2}\uparrow}$，每65份质量的锌生成2份质量的氢气，因此铝生成的氢气总质量更大，图像终点更高；又因铝的活动性比锌强，反应速率更快，图像斜率更大，对应选项A，故选A。
【答案】
(1) 反应的温度；(2) $\ce{2Al + 6HCl\xlongequal{}2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；(3) AD；(4) 随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小；(5) A
【知识点】
金属与酸的反应、影响化学反应速率的因素
【点评】
本题以金属与酸反应的速率探究为载体，综合考查了化学方程式书写、反应速率的影响因素、实验数据分析及图像判断，注重对科学探究与实践素养的考查，需要学生具备控制变量的实验思维和综合分析能力。
【难度系数】
0.5
