3金属与酸反应的计算规律和方法

3金属与酸反应的计算

规律和方法

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3 金属与酸反应的计算规律和方法

1．金属与酸反应的定量规律(只考虑生成氢气的情况)

(1)金属与酸反应，金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。

(2)1 mol a 价金属与足量酸反应，可生成a 2 mol 氢气。

(3)当参加反应的金属与产生氢气的质量差相等时，则反应后两溶液增加的质量相等。

(4)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。

(5)特别注意，在钠等极活泼金属与酸反应时，金属过量时还会跟水反应产生氢气。

2．铝分别与酸、碱反应产生氢气量的比较

(1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH 溶液反应，消耗盐酸和NaOH 的物质的量之比为3∶1。

(2)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH 溶液反应，产生H 2的体积比为1∶1。

(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和NaOH 溶液反应，产生H 2的体积比为1∶3。

3．摩尔电子质量和平均摩尔电子质量

(1)摩尔电子质量：某物质在反应中转移1 mol 电子时该物质的质量，如Mg 的摩尔电子质量为242 g·mol －1＝12 g·mol －1，Al 的摩尔电子质量为273 g·mol －1＝9 g·mol －1。

(2)平均摩尔电子质量：两种或两种以上物质的混合物在反应中转移1 mol 电子时混合物的质

量，如2 g 金属混合物生成 L H 2(标准状况)，则平均摩尔电子质量为 2 g ×2 mol ＝10 g·mol －1。

【典例5】 (1)取w g 钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是____________。

(2)取 mol 钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是________。

(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是__________；质量之比是________。

(4)若将 mol 钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 mol·L

－1盐酸中，在标准状况下产生氢气的体积

大小顺序是__________________________。

解析 (1)利用电子守恒，产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比：w 23×1∶w 24

×2∶w 27×3。

(2) mol 钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，金属转移的电子数之比为 mol×1∶ mol×2∶ mol×3，所以产生氢气的体积之比为1∶2∶3。

(3)与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即金属的失电子数相等。

(4)Mg 、Al 过量应以盐酸的量计算生成的气体的体积(转移电子为 mol)，Na 也过量，但过量的钠可以与水反应(共转移电子 mol)。

答案 (1)123∶112∶19 (2)1∶2∶3 (3)6∶3∶2

23∶12∶9 (4)V (Na)>V (Al)＝V (Mg)

【典例6】 由Zn 、Fe 、Mg 、Al 四种金属中的两种组成的混合物10 g 与足量的盐酸反应产生 g H 2，则混合物中一定含有的金属是( )

A ．Zn

B ．Fe

C ．Al

D ．Mg

解析 Zn 、Fe 、Mg 与盐酸反应后在产物中的化合价皆为＋2价，而Al 为＋3价，故可用平

均摩尔电子质量法。该混合物的平均摩尔电子质量＝10 g mol×2＝10 g·mol －1，Zn 、Fe 、Mg 、Al

的摩尔电子质量分别为 g·mol －1、28 g·mol －1、12 g·mol －1、9 g·mol －1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属Al 。

答案 C