专题提升Ⅰ 氢气制取图像（解析版）

专题提升Ⅰ氢气制取图像

学习目录

目录

模块一知识掌握....................................................................................................................................1

知识点一、常见的制取氢气的金属..............................................................................................1

知识点二、制取H2常见的考点....................................................................................................1

【巩固提高】..........................................................................................................................................7

知识重点

模块一知识掌握

知识点一、常见的制取氢气的金属

能与酸反应的常见金属Mg、Al、Zn、Fe。

分别与盐酸反应的化学方程式①Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；

②2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；

③Zn+2HCl=Z'nCl2+H2↑；

④Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。

知识点二、制取H2常见的考点

①相同条件下，金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应，产生H2的速度由快到慢的是Mg＞Al

＞Zn＞Fe。

②过量的金属Mg、Al、Zn、Fe与等质量等浓度的稀盐酸反应制取的2H的质量比为1：1：1：1。

拓展：产生1gH2所需要的四种金属的质量分别是Mg：12g；Al:9g；Zn：32.5g；Fe：28g。

画出图像1：(X-时间，Y-H2的质量)

第1页共16页.

③等质量的金属Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应制取的H2，产生H2的量由多到少的是Al＞

Mg＞Fe＞Zn。

画出图像1:(X-时间，Y-H2的质量)图像2：(X-HCl的质量，Y-H2的质量)

拓展：如何判断金属产生H2量的多少？金属的相对原子质量/化合价越小，等质量时产生的H2

的量越多。

④等质量金属与Mg、Al、Zn、Fe与足量的稀盐酸反应后，溶液质量增加量由大到小的是Zn＜Fe＜

Mg＜Al。

⑤生成相同化合价的金属(假设X、Y均为+2价)，产生H2的量越小，相对分子量越大。

[例题1]（2022秋•拱墅区校级期中）向一定量的锌粉中逐滴加入稀盐酸至过量，根据图像判断，y

轴不可能表示（）

A．生成氢气的质量B．溶液的总质量

C．生成氯化锌的质量D．消耗锌粉的质量

【解答】解：A、锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，随着反应进行，氢气质量增大，完全反应

后氢气质量不再变化，该选项正确。

B、完全反应后继续加入稀盐酸时，溶液质量仍然增大，该选项不正确。

C、随着反应进行，氯化锌质量增大，完全反应后氯化锌质量不再变化，该选项正确。

D、锌完全反应后，消耗锌的质量不再变化，该选项正确。

第2页共16页.

故选：B。

[例题2]（2021秋•上虞区月考）相同质量的Mg、Fe、Zn三种金属，分别与足量的质量和质量分

数均相同的稀H2SO4充分反应，生成氢气与消耗稀H2SO4的质量关系如图所示，分析图像所得

的结论中，错误的是（）

A．三种金属的活动性顺序：Mg＞Zn＞Fe

B．三种金属的相对原子质量：Mg＜Fe＜Zn

C．充分反应后三种金属消耗稀H2SO4的质量：Mg＞Fe＞Zn

D．充分反应后三种金属与稀H2SO4反应后溶液的质量：Mg＜Fe＜Zn

【解答】解：A、由图中信息不能判断三种金属的活动性顺序，故A说法不正确；

B、三种金属和稀硫酸反应生成的硫酸盐中金属元素的化合价都是+2，生成氢气质量越小，金属

相对原子质量越大，由表中信息可知，生成氢气质量由大到小的顺序是镁、铁、锌，因此三种金

属的相对原子质量：Mg＜Fe＜Zn，故B说法正确；

C、生成氢气质量越大，消耗硫酸质量越大，因此三种金属消耗稀H2SO4的质量：Mg＞Fe＞Zn，

故C说法正确；

D、生成氢气质量越大，反应后形成溶液质量越小，因此三种金属与稀H2SO4反应后溶液的质量：

Mg＜Fe＜Zn，故D说法正确。

故选：A。

[例题3]（2020•松阳县模拟）等质量、等浓度的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，下

列图像能正确表示产生氢气的质量与反应时间关系的是（）

A．B．

第3页共16页.

C．D．

【解答】解：A、最终稀硫酸完全反应，生成氢气质量相等，该选项对应关系不正确；

B、最终稀硫酸完全反应，生成氢气质量相等，镁比锌活泼，锌比铁活泼，因此镁反应时间最短，

铁反应时间最长，该选项对应关系正确；

C、最终稀硫酸完全反应，生成氢气质量相等，镁比锌活泼，锌比铁活泼，因此镁反应时间最短，

铁反应时间最长，该选项对应关系不正确；

D、最终稀硫酸完全反应，生成氢气质量相等，该选项对应关系不正确。

故选：B。

[例题4]（2022秋•瑞安市校级期中）将n克的铁粉和镁粉分别加入到两个烧杯中，再向烧杯内逐

渐滴加稀硫酸至m克，产生的氢气质量与滴加稀硫酸质量的关系如图。若烧杯中加入铁粉和镁

粉为t克时（t≠n），重复实验，绘制图像。下列图像可能出现的是（）

A．B．

C．D．

【解答】解：将n克的铁粉和镁粉分别加入到两个烧杯中，再向烧杯内逐渐滴加稀硫酸至m克，

第4页共16页.

产生的氢气质量与滴加稀硫酸质量的关系如图。说明此时酸完全反应，

金属足量。

若烧杯中加入铁粉和镁粉为t克时（t≠n），当t＞n时，酸完全反应，金属过量，图示为

。

当t＜n，且金属都不足量时，图示为；当t＜n，且铁不足量，镁足量时，图

示为。

故选：D。

[例题5]（2020秋•温岭市期中）在学习了金属的化学性质后，科学老师布置了一项课外学习任务：

调查化工颜料店出售的涂料添加剂“银粉”是什么金属？某学习小组通过调查，分别获得了“银

粉”是银粉、铝粉、锌粉这三种不同结果。为了确定究竟是哪一种金属，学习小组同学将一小

包“银粉”带回实验室，进行了如下实验和分析。（相关反应的化学方程式为：Zn+H2SO4═

ZnSO4+H2↑；2Al+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2↑）

（1）取少量“银粉”于试管中，滴加适量盐酸，观察到有产生，说明“银粉”一定不是银。

（2）为了进一步确定“银粉”是铝还是锌，学习小组通过理论计算，获得两种金属分别与足量

盐酸反应产生氢气的质量关系，并绘制成如图所示图像。在绘制锌的图像时，a点所对应的锌的

第5页共16页.

质量m为多少？（通过计算回答）

（3）取1.8g“银粉”（杂质忽略不计）加入到50g稀硫酸中，恰好完全反应，生成氢气0.2g。根

据图可知，“银粉”是。计算实验中所用稀硫酸的溶质质量分数。

【解答】解：（1）铝和锌都能和酸反应生成气体，银和酸不反应，一定不是银，则可能是锌和铝

的一种或两种，两种金属和酸反应都有气泡产生，故答案为：气泡；

（2）设生成0.2g氢气需要锌的质量为m

Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑

652

m0.2g

65푚

=m＝6.5g

20.2푔

答：a点对应的锌的质量m为6.5g。

（3）由图像可知，生成0.2g氢气，需要铝的质量小于2g，故“银粉”是铝粉，设50g硫酸中硫

酸的溶质质量分数为y

2Al+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2↑

2946

50g×x0.2g

29450푔×푥

=x＝19.6%

60.2푔

答：实验中所用稀硫酸的溶质质量分数为19.6%。

【巩固提高】

1.（2021•柯桥区模拟）用等质量的锌、铁、镁三种金属分别与三份溶质质量分数相同的稀盐酸充

分反应。产生氢气的质量与反应时间的关系如图所示，下列说法中正确的是（）

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A．反应后可能没有剩余的金属是锌和铁

B．反应后不一定有剩余的金属是镁

C．根据图像分析，金属镁产生氢气最多

D．曲线X、Y、Z分别表示锌、铁、镁的反应情况

【解答】解：A、24份质量的镁会生成2份质量的氢气，56份质量的铁会生成2份质量的氢气，

65份质量的锌会生成2份质量的氢气，结合图象可知，反应后可能已经反应完的金属是Zn、Fe，

X、Y生成氢气的质量相同，则金属Mg一定有剩余，反应后可能没有剩余的金属是锌和铁，故

正确；

B、24份质量的镁会生成2份质量的氢气，56份质量的铁会生成2份质量的氢气，65份质量的

锌会生成2份质量的氢气，结合图象可知，反应后可能已经反应完的金属是Zn、Fe，X、Y生成

氢气的质量相同，则金属Mg一定有剩余，故错误；

C、由于金属的活动性强弱是：镁＞锌＞铁，由图象可知，金属X是Mg，Y是锌，Z是铁，由图

像可知，铁产生的氢气最多，故错误；

D、由于金属的活动性强弱是：镁＞锌＞铁，由图象可知，金属X是Mg，Y是锌，Z是铁，故

错误；

故选：A。

2.（2021秋•吴兴区期中）在定量研究金属与酸的化学反应时，绘制出如图所示金属与氢气质量

关系的图象，分析图像得到的以下结论中，正确的是（）

第7页共16页.

①Na、Mg、Zn三种金属都能置换出酸中的氢

②生成相同质量的氢气消耗金属的质量为Na＞Mg＝Zn

③生成相同质量的氢气消耗Na、Mg、Zn三种金属的质量比为23：24：65

④生成相同质量的氢气消耗Na、Mg、Zn三种金属的原子个数比为2：1：1

A．①③B．②③C．①④D．③④

【解答】解：由图像中的数据，1.2g镁会生成0.10g氢气，3.25g锌会生成0.10g氢气，2.3g的钠

会生成0.10g的氢气。

①Na、Mg、Zn三种金属活动性都排在氢前，都能置换出酸中的氢，正确；

②生成相同质量的氢气消耗金属的质量为Mg＜Na＜Zn，错误；

③由图像可知，生成相同质量的氢气消耗Na、Mg、Zn三种金属的质量Mg＜Na＜Zn，生成相

同质量的氢气消耗Na、Mg、Zn三种金属的质量比不可能是23：24：65，三种金属质量比为

46：24：65，错误；

46푔24푔65푔

④生成相同质量的氢气消耗Na、Mg、Zn三种金属的原子个数比为：：=2：1：

232465

1，正确；

故选：C。

3.（2022秋•义乌市校级期中）等质量的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，下列图

象能正确生产氢气质量与反应时间之间关系的是（）

A．B．

第8页共16页.

C．D．

【解答】解：A、图中所示，充分反应后所得氢气质量不等，与实验分析不一致，故A不正确；

B、图中所示，充分反应后放出氢气质量相等，并且与铁充分反应所需要时间最长、与镁反应时

间最短，与实验分析相符，故B正确；

C、图中所示，充分反应后产出氢气质量相等，但与锌反应的时间最长，不符合金属活动性强弱

关系，故C不正确；

D、图中所示，充分反应后所产生氢气质量不等，与实验分析不一致，故D不正确；

故选：B。

4.（2021秋•吴兴区校级月考）已知某金属粉末中除含有Al外还含有一定量的Fe，为测定金属的

含量，某化学兴趣小组的同学展开了如下的实验探究。

小资料：Al与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气（反应的化学方程式为：

2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2↑，Fe不与氢氧化钠溶液反应）。

取20g该金属粉末，把100g氢氧化钠溶液平均分成5份依次加入，充分反应后，过滤出固体，

将其洗涤、干燥、称量。实验过程中得到的部分数据与图像如下：

加NaOH溶液的次数第一次第二次第三次第四次第五次

剩余固体的质量/g16.5139.5mn

（1）第五次加入NaOH后，溶液中的溶质是。

（2）结合图表分析，上表中m的值为。

（3）Fe的质量分数为。

（4）所用氢氧化钠溶液的溶质质量分数为多少？（精确到0.1%）

第9页共16页.

【解答】解：（1）分析以上数据可知，第一次反应用去3.5g固体，第二次，也应反应掉3.5g，所

以上表中m的值为6，也说明第四次为恰好完全反应，第五次加入NaOH后，氢氧化钠过量，溶

液中的溶质是NaOH、NaAlO2；

（2）由分析可知，m的值为6；

6푔

（3）由图可知，铁的质量为6g，Fe的质量分数为×100%＝30%；

20푔

（4）设氢氧化钠溶液中溶质质量分数为x.

2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2↑

5480

20g﹣6g80gx

5420푔6푔

=

8080푔푥

解得：x≈25.9%

答：氢氧化钠溶液中溶质质量分数为25.9%。

故答案为：（1）NaOH、NaAlO2；

（2）6；

（3）30%；

（4）25.9%。

5.（2021秋•温州校级期中）镍（Ni）元素存在于我们生活用品中，例如保温杯的不锈钢就含有。

为了了解镍金属活动性的强弱，某兴趣小组的同学将等量的镍和镁与等质量等浓度的稀硫酸进

行实验。将金属与稀硫酸同时加入反应装置中，当稀硫酸过量时记录反应时间和生成氢气质量，

得到如图甲所示的图像；当金属过量时记录反应时间和生成氢气的质量，得到如图乙所示的图

像。若将镁置于反应装置中，然后向反应装置中逐渐滴加稀硫酸，每加一滴完全反应后再加下

一滴，以此形式滴加至过量，记录镁完全反应时生成氢气的质量和消耗稀硫酸的质量，得到如

图所示的图像。（反应的化学方程式：Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑；Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑）

第10页共16页.

（1）查阅资料得知，与等质量等浓度的同种酸反应，当同种金属的相同质量时，粉末状的要比

块状的反应快。则以上实验中，镁和镍还需要控制相同。

（2）下列对于甲、乙两图理解的说法正确的是（可多选）。

A.甲图中反应结束后两种金属一定没有剩余B.乙图中反应结束后稀硫酸可能有剩余

C.甲图中反应结束后消耗稀硫酸的质量不相等D.乙图中反应结束后消耗稀硫酸的质量相等

（3）取与镁等质量的镍置于反应装置中，然后采用与镁相同的方式向反应装置中滴加稀硫酸。

请在丙图上画出镍与稀硫酸反应产生氢气质量与稀硫酸质量的关系图，标出镍完全反应时生成氢

气质量和消耗稀硫酸的质量。

【解答】解：（1）与等质量等浓度的同种酸反应，当同种金属的质量相同时，粉末状的要比块状

的反应快，则以上反应中，镁和镍还需要控制与酸的接触面积相同；故答案为：与酸的接触面积；

（2）A、甲中稀硫酸过量，反应结束后，金属无剩余，正确；

B、乙中金属过量，酸无剩余

Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑

982982

从上式可知：每98份质量的硫酸与镁（镍）反应生成。生成2份质量的氢气，错误；

C、甲生成氢气质量不同，消耗的稀硫酸质量不同，正确；

D、根据以上分析，乙生成氢气质量相同，消耗的稀硫酸质量相同，正确；

故选：ACD；

（3）设镁的质量为a。

Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑

242

a0.57g

24푎

=

20.57푔

a＝6.84g

镍与镁的质量相等：镍的质量也为6.84g

设生成6.84g镍生成氢气的质量为b，消耗稀硫酸质量为c。

Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑

58.72

6.84gb

第11页共16页.

58.76.84푔

=

2푏

b≈0.23g

0.23푔0.57푔

=

푐285

c＝115g

画图如下：；故答案为：

6.（2022秋•新昌县校级期中）课外探究时小金选择了“金属的颗粒大小对其与盐酸反应快慢的

影响”的课题。实验时取质量相等的锌粉和锌片，分别加入足量稀盐酸中，反应生成氢气的质

量（m）与反应时间（t）的关系曲线如图。图中A表示锌粉与盐酸反应的曲线图，据图分析：

（1）对锌片而言，0～t2段的时间里表示其与盐酸反应，氢气质量增加，锌片的质量（选填

“增加”或“减少”或“不变”）；

（2）A、B曲线有部分重合，即m1所对应的部分，m1表示时产生的氢气质量；

（3）实验结论；

（4）请你再提出一个影响金属与盐酸反应快慢的合理因素。

【解答】解：（1）对锌片而言，0～t2段的时间里表示其与盐酸反应，氢气质量增加，锌片的质量

减少。

故答案为：减少。

（2）A、B曲线有部分重合，即m1所对应的部分，m1表示t2时产生的氢气质量。

第12页共16页.

故答案为：t2。

（3）锌粉与盐酸的反应速率比锌片快，说明其它条件相同时，金属的颗粒越小，反应速率越快。

故答案为：其它条件相同时，金属的颗粒越小，反应速率越快。

（4）影响金属与盐酸反应快慢的合理因素还有盐酸浓度等，即其它条件相同时，盐酸浓度越大，

反应速率越快。

故答案为：盐酸浓度。

7.（2022秋•滨江区校级期中）如图，将质量相等的A、B、C三种金属分别投入装有足量稀盐酸

的

烧杯中，反应时间与生成氢气的质量关系如右图所示，假设A、B、C三种金属反应时都生成了+2

价的金属阳离子，请根据图回答：

（1）三种金属中，能够将其它两种金属从它们的盐溶液中置换出来的是。

（2）若将金属B投入A的盐溶液中则反应结束后溶液质量将。（填“变大”、“变小”或“不

变”）

【解答】解：（1）根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，当三种金属都发生反应时，

相同时间内B放出氢气的质量大于A、大于C，可判断三种金属中B的活动性最强，活动性强的

金属能够把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来，因此B的活动性最强，能够把A、C从盐溶

液中置换出来；故填：B；

（2）三种金属的化合价、金属的质量都相等，完全反应放出氢气的质量与金属的相对原子质量

成反比，即产生氢气多的相对原子质量小；根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，

在三种金属完全反应后，放出H2的质量是A＞B＞C；因此可判断相对原子质量是C＞B＞A；B

的相对原子质量大，因此对应的盐溶液的相对分子质量也大，则会使反应结束后溶液质量将变大；

故填：变大。

8.（2022秋•新昌县校级期中）为了测定某种黄铜（铜和锌的合金）的组成，现取该黄铜样品碎

屑100g，把400g稀硫酸分4次加入到该样品中，测得数据记录如下表：

第13页共16页.

第1次第2次第3次第4次

加入稀硫酸质量100100100100

（g）

剩余固体质量877467.567.5

（g）

（1）第2次测得剩余固体质量为74g，其成分中含物质；

（2）该黄铜样品中铜和锌的质量比是；

（3）计算所用稀硫酸的溶质质量分数。

（4）画出反应生成的氢气质量与加入稀硫酸质量的关系图（不要求写出计算过程）。

【解答】解：（1）第3次加入稀硫酸后固体质量仍然减小，说明第2次反应后固体中仍然含有锌，

因此剩余固体的成分中含有铜和锌。故答案为：铜、锌；

（2）该黄铜样品中铜和锌的质量比是：67.5g：（100g﹣67.5g）＝27：13。故答案为：27：13；

（3）第1次中13g锌和100g稀硫酸恰好完全反应，设反应的硫酸质量为x，

Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，

6598

13gx

6598

=，

13푔푥

x＝19.6g，

19.6푔

所用稀硫酸的溶质质量分数为：×100%＝19.6%，

100푔

答：所用稀硫酸的溶质质量分数为19.6%。

（4）设最终生成氢气质量为y，恰好完全反应时消耗硫酸质量为z，

第14页共16页.

铜质量为：100g﹣67.5g＝32.5g，

Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，

65982

32.5gzy