Question

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25g 质量分数为19.6% 的稀硫酸反应．
（1）由于金属的量不确定，产生的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的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．

Na＞Mg＞Zn Na=Mg＞Zn、Mg＞Na＞Zn

（2）试确定，当产生的氢气的质量大小为Na＞Mg=Zn时，m的取值范围

m≥3.25

．
（3）m=4.6 时，Zn与酸反应产生H₂的质量与金属质量（m）的关系如下图．请在图中再画出钠和镁二种金属分别与酸反应产生H₂的质量与金属质量（m）的关系图线．（在图线上用元素符号注明）

Answer 1

分析：（1）依据钠镁锌三种金属同质量时与酸反应生成的氢气质量关系是镁＞钠＞锌，可知生成的氢气质量关系有以下几种情况①与三种金属反应酸足量②酸量恰好与锌反应，则镁锌生成的氢气量相等，但钠与水也反应会生成氢气．③酸量与锌反应后还有剩余．
（2）当产生的氢气的质量大小为Na＞Mg=Zn时情况是Zn正好反应完或过量．
（3）根据4.6g钠镁与酸反应生成的氢气的量找到图象的关键点，再结合（2）锌的情况绘制图象即可．

解答：解：（1）Na＞Mg＞Zn    Na=Mg＞Zn、Mg＞Na＞Zn
  解析：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：m g/23、m g/12、2m g/65． 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，所消耗的金属质量关系为：m（锌）＞m（Na）＞m（Mg），于是：
①酸过量（酸与镁恰好完全反应）时，产生的氢气质量的情况为：Mg＞Na＞Zn
②钠、镁、锌均过量（或锌恰好完全反应）时，过量的钠可以水反应而产生的氢气质量最多，镁、锌产生的氢气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，产生的氢气质量的情况为：Na＞Mg＞Zn
④镁过量、钠恰好与酸完全反应，而锌不足时：Na=Mg＞Zn
（2）m≥3.25 
  解析：由上面的分析可知：当产生的氢气的质量大小为Na＞Mg=Zn时，钠、镁、锌均应过量（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 质量分数为19.6% 的稀硫酸与锌恰好完全反应消耗锌的质量为χ
   Zn+H₂SO₄ ═ZnSO₄+H₂↑
   65      98
   χ      25 g×19.6%
65：98=χ：25 g×19.6%    解得：χ=3.25g   
 故：m≥3.25
（3）解析：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：钠产生的氢气质量的y
2Na----H₂
46         2
4.6g         y
46：2=4.6g：y  解得：y=0.2g
镁、锌产生的氢气质量因受酸的限制而相等，由上图可知：均为0.1g．
设：25 g 质量分数为19.6% 的稀硫酸与镁恰好完全反应消耗镁的质量为z
   Mg+H₂SO₄ ═ZnSO₄+H₂↑
   24       98
   Z   25 g×19.6%
24：98=z：25 g×19.6%  
 解得：z=1.2 g
故答案为：（1）Na＞Mg＞Zn    Na=Mg＞Zn、Mg＞Na＞Zn
（2）m≥3.25  
（3）

点评：此题是一道综合计算分析题，解题的关键是对相关关系的分析并找的关键点，是一道对学生处理问题的综合能力的考查．