本站原创关于初中化学金属与稀酸反应产生H2的图象问题,由于涉及到金属的活动性、金属的相对原子质量、H2的质量（或体积）、溶液的质量、溶质质量分数等众多知识点而成为学习中的难点.下面对这一问题进行探究.
在金属活动顺序“KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu”中,只有排在氢元素前面的金属才能与稀酸反应产生H2,其中Sn、Pb两种元素初中教材没有介绍其化合价,不在考查范围之内；而K、Ca、Na由于性质很活泼,不仅与稀酸反应产生H2,也能与水反应产生H2,考查的频率很低,因此常常考查的是“Mg、Al、Zn、Fe”四种金属.
图1其实,解答这类题的关键是要领悟图象本意,厘清图象内涵,进而准确理解并灵活运用.如图1所示,图中横坐标代表时间,纵坐标代表产生H2的质量.从金属活动性可知,金属越活泼,与稀酸反应越剧烈,在相同时间内产生的H2越多.随着反应的进行,产生H2的质量越来越大,此时在图象上表现为一条上升的直线（图1中OA段所示）,且产生H2越快,这条直线的斜率越大（即“坡度越陡”）.因此,从图象上看产生H2的快慢只须看“坡度陡、坡度缓”,“坡度越陡”表示产生H2越快,线段OA的斜率与金属的活动性强弱有关.金属活动性越强,线段斜率越大.“坡度越缓”表示产生H2越慢,金属活动性越弱,线段斜率越小.当金属与稀酸溶液充分反应后,产生H2的质量将不再变化,此后在图象上表现为一条水平直线（图1中AB段所示）.产生H2越多,这条直线表现在图象上就越高.因此,从图象上看产生H2的多少,只须看“线高、线低”,“线越高”表示产生H2越多,“线越低”表示产生H2越少.因此,在解决这类问题时,需要掌握以下规律.
1.在温度、金属颗粒大小和稀酸溶液溶质质量分数一定的条件下,金属的活动性越强,产生H2就越快；产生H2越快,说明金属的活动性就越强.
2.比较“Mg、Al、Zn、Fe”四种金属分别与稀酸反应的化学反应方程式：
Mg+H2SO4等于MgSO4+H2↑
2Al+3H2SO4等于Al2（SO4）3+3H2↑
Zn+H2SO4等于ZnSO4+H2↑
Fe+H2SO4等于FeSO4+H2↑
可知,产生2份质量的H2分别需要24份质量的Mg、18份质量的Al、65份质量的Zn和56份质量的Fe,可得出：（1）等量的四种金属分别与等量的溶质质量分数相同且足量的酸反应,产生H2质量由多到少的顺序是“Al、Mg、Fe、Zn”（2）当金属化合价相同时,对于相同质量的金属“Mg、Fe、Zn”,金属的相对原子质量越大,产生H2越少；产生H2越多,金属的相对原子质量越小.
3.根据质量守恒定律可知,等质量的溶质质量分数相同的酸中含有的氢元素质量相同,而四份稀酸都是不足量的,即都完全参加了反应,也就是说四份酸中的氢元素全部被置换出来变成了H2.故等量的“Al、Mg、Fe、Zn”四种金属分别与等量的溶质质量分数相同且不足量的酸反应产生的H2质量相等.
例1如图2所示,三条直线近似表示为三种金属分别投入足量的稀硫酸中,金属溶解的质量与产生H2的质量关系.则甲、乙、丙可分别表示为（）
（A）Al、Mg、Fe（B）Ag、Zn、Fe
（C）Mg、Al、Zn（D）Fe、Zn、Cu
图2图3解析：如图3所示,由横坐标作一条与纵坐标平行的线段分别与甲、乙、丙三条直线相交.根据“当金属的化合价相同时,对于相同质量的金属,金属的相对原子质量越大,产生H2越少；产生的H2越多,金属的相对原子质量越小.”由此分析可知,等量的甲、乙、丙三种金属与足量的稀硫酸反应产生H2由多到少的顺序是：甲、乙、丙.注意：选项（D）中Cu不能产生H2.答案：（A）.
例2如图4所示,三条直线近似表示三种金属分别投入足量的稀硫酸中,反应时间与产生H2的质量关系.则a、b、c可分别表示为（）
（A）Al、Mg、Fe（B）Mg、Zn、Fe
（C）Mg、Al、Zn（D）Fe、Zn、Cu
图4图5解析：如图5所示,由横坐标作一条与纵坐标平行的线段分别与a、b、c三条直线相交.根据“金属越活泼,与稀酸反应越剧烈,在相同的时间内产生的H2越多.”由此分析可知,相同的时间内,a、b、c三种金属与足量的稀酸反应产生H2由多到少的顺序是：a、b、c.答案：B、C.
例3锌和稀硫酸反应生成H2,几次实验的锌的用量不等,但稀硫酸的用量相同.锌的用量（x轴）,产生H2的体积（y轴）（在同温同压下测定）关系如图6,下列关于实验结果描述错误的是（）
（A）线段AB（包括A点）表示锌过量、硫酸已耗尽
（B）线段AB（不包括A点）表示锌过量、硫酸已耗尽
（C）线段OA（包括A点）表示锌和过量的硫酸反应
（D）线段OA（不包括A点）表示锌和过量的硫酸反应
解析：一定质量的锌与足量的稀硫酸充分反应,图6中A点表示某一时刻,反应刚好停止.线段OA（包括点A）表示金属和过量的稀硫酸反应.线段AB（不包括点A）表示金属已经反应完,而稀硫酸过量.不过,值得注意的是,如果是足量的锌与一定量的稀硫酸充分反应时,那么线段OA（包括点A）则表示过量的金属和稀硫酸反应.线段AB（不包括点A）表示稀硫酸已经消耗完,而锌过量.答案：（B）、（D）.
图6图7例4向一定量的铁粉中逐滴加入稀硫酸至过量,图7是反应过程中某种物质的质量y随加入稀硫酸的质量变化的关系,则y不可能表示（）
（A）消耗铁粉的质量（B）生成硫酸亚铁的质量
（C）溶液的总质量（D）生成H2的质量解析：根据金属与酸反应的原理与过程,图中确定了x轴的含义,表示稀硫酸的质量,那么一段时间后,消耗铁粉的质量从无到有,渐渐增多,完全消耗后,不再变化；产生硫酸亚铁的质量也是从无到有,渐渐增多,反应停止后,不再变化；产生H2的质量也是从无到有,渐渐增多,反应停止后,不再变化.而溶液的质量一开始不应该是0,并且反应后溶液的质量一直在增加.所以y轴有可能是消耗铁粉的质量、生成硫酸亚铁的质量、产生H2的质量,y轴不可能表示溶液的总质量.答案：（C）.
图8例5将a、b两种等质量的金属投入到质量相等、溶质质量分数相等的两份稀硫酸中,反应产生的H2与金属质量的关系如图8所示.则下列说法正确的是（）
（A）a比b的金属活动性强
（B）a比b的相对原子质量小
（C）两份稀硫酸都完全反应
（D）反应完毕后b有剩余,a完全反应
解析：分析图8可知,纵坐标表示的是H2的质量,a、b二金属产生的H2质量相等.根据“只有两份酸液均完全反应时产生H2才相等”；从横坐标来看,等量的酸液消耗的金属a的质量比金属b的质量小,而投入到酸液中的两种金属的质量是相等的,因此金属a一定有剩余；金属b有两种情况,一种是也有剩余,另一种情况是恰好完全反应.a、b是两种未知的金属,它们在形成化合物时所显示的化合价不得而知,因此也就不能比较二者的相对原子质量的大小.如铝的相对原子质量是27、大于镁的相对原子质量24,而等量的相同的稀酸消耗铝的质量比镁的质量少.图象中的横坐标表示的是金属的质量,因而不能比较二者的金属活动性强弱.答案：（C）.
巩固练习：
图91.将物质的量相等的铝粉和铁粉分别与同体积、同浓度的稀硫酸反应.反应情况如图9所示.有关叙述中正确的是（）
（A）铝粉、铁粉和硫酸均有剩余
（B）铝粉、铁粉均反应完,硫酸有剩余
（C）硫酸、铝粉均反应完,铁粉有剩余
（D）硫酸、铁粉均反应完,铝粉有剩余
2.将质量相等的A、B、C三种金属,同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中,反应生成H2的质量与反应时间的关系如图10所示.根据图中所提供的信息,得出的结论正确的是（）（A、B、C在生成物中均为+2价）
（A）放出H2的质量是A>B>C
（B）金属活动性顺序是A>B>C
（C）反应速率最大的是A
（D）相对原子质量是C>B>A
图10图113.将等质量的镁、铁、锌,分别放入三份溶质质量分数相同的稀盐酸中,反应产生的H2质量与反应时间的关系如图12所示.根据图中的信息,作出的判断不正确的是（）
（A）图线x表示镁的反应情况
（B）铁消耗的稀盐酸质量最大
（C）镁、锌一定过量,铁可能反应完
（D）镁一定过量,锌、铁可能反应完