《2025年经纶学典学霸九年级化学下册人教版》

13. 已知钠与水反应的化学方程式为2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑。质量均为m g的钠、镁、锌三种金属分别与25 g的稀硫酸反应（含有4.9 g H₂SO₄）。
(1)由于金属的量不确定，产生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，产生氢气质量的情况表示为Na＞Mg=Zn。请按以上表示，写出所有可能情况：______。
(2)试确定，当产生氢气的质量大小为Na＞Mg=Zn时，m的取值范围______。
(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。请在图中画出钠和镁两种金属分别与酸反应产生H₂的质量与金属质量（m）的关系曲线。（在图线上用元素符号注明）

答案：

(1)Na＞Mg＞Zn、Na = Mg＞Zn、Mg＞Na＞Zn
(2)m≥3.25
(3)如图所示

解析：
(1)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m g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$\frac{m}{23}$g、$\frac{m}{12}$g、$\frac{2m}{65}$g。由此可以看出，钠、镁、锌三种金属与等量酸恰好完全反应(或生成等质量的氢气)时，所消耗金属的质量关系为m(Zn)＞m(Na)＞m(Mg)，于是：
①酸过量(酸与镁恰好完全反应)时，产生氢气质量的情况为Mg＞Na＞Zn。
②钠、镁、锌均过量(或锌恰好完全反应)时，过量的钠可以与水反应产生氢气的质量最多，镁、锌产生氢气的质量因受酸的限制而相等：Na＞Mg = Zn。
③钠、镁均过量而锌不足时，产生氢气质量的情况为Na＞Mg＞Zn。
④镁过量、钠恰好与酸完全反应，而锌不足时，产生氢气质量的情况为Na = Mg＞Zn。
(2)由上面的分析可知：当产生氢气的质量大小为Na＞Mg = Zn时，钠、镁、锌均过量(或锌恰好完全反应)，因此m的大小只取决于锌的质量。
设25 g含4.9 g H₂SO₄的稀硫酸与锌恰好完全反应消耗锌的质量为x。
Zn + H₂SO₄ == ZnSO₄ + H₂↑
65 98
x 4.9 g
$\frac{65}{98}=\frac{x}{4.9g}$ 解得：x = 3.25 g
故m≥3.25。
(3)m = 4.6时，m＞3.25。因此钠、镁、锌均过量，钠在酸消耗完后还可以与水反应，产生氢气的量由钠决定：2Na + H₂SO₄ == Na₂SO₄ + H₂↑、2Na + 2H₂O == 2NaOH + H₂↑，设钠产生氢气的质量为y。
2Na ~ H₂
46 2
4.6 g y
$\frac{46}{2}=\frac{4.6g}{y}$ 解得：y = 0.2 g
镁、锌产生氢气的质量因受酸的限制而相等，由题图可知，均为0.1 g。
设25 g含4.9 g H₂SO₄的稀硫酸与镁恰好完全反应消耗镁的质量为z。
Mg + H₂SO₄ == MgSO₄ + H₂↑
24 98
z 4.9 g
$\frac{24}{98}=\frac{z}{4.9g}$ 解得：z = 1.2 g。对应曲线见答案。