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例 利用数字化实验比较铁丝和铁粉与足量稀盐酸反应的快慢。按图1所示装置进行实验，倾斜锥形瓶，使15 mL稀盐酸与固体充分接触，瓶内压强随时间的变化如图2所示。
(1) $m=$
(2) 铁与稀盐酸反应的化学方程式为
(3) 对比a点、c点，说明铁粉比铁丝反应快，请解释原因：
(4) $t$ s内，铁粉与稀盐酸反应产生的氢气比铁丝
解析 (1) 要比较铁丝和铁粉与足量稀盐酸反应的快慢，则铁的形态为变量，其他条件相同，所以$m=1$。(2) 铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$。(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快。(4) 因为铁粉与稀盐酸反应更快，所以$t$ s内铁粉与稀盐酸反应产生的氢气更多。
变式训练 室温下，将足量打磨后的镁片、铝片分别与等质量、等浓度的稀盐酸反应（装置如图甲），用压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。下列说法不 正 确 的是（
A. AB段压强下降的原因是随着反应的进行，盐酸浓度逐渐减小
B. 镁、铝与稀盐酸的反应均属于置换反应
C. 反应结束后，消耗质量较多的金属是镁
D. 反应结束后，二者产生氢气的体积相等
(1) $m=$
1
。(2) 铁与稀盐酸反应的化学方程式为
$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$
。(3) 对比a点、c点，说明铁粉比铁丝反应快，请解释原因：
铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快
。(4) $t$ s内，铁粉与稀盐酸反应产生的氢气比铁丝
多
（填“多”或“少”）。解析 (1) 要比较铁丝和铁粉与足量稀盐酸反应的快慢，则铁的形态为变量，其他条件相同，所以$m=1$。(2) 铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$。(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快。(4) 因为铁粉与稀盐酸反应更快，所以$t$ s内铁粉与稀盐酸反应产生的氢气更多。
变式训练 室温下，将足量打磨后的镁片、铝片分别与等质量、等浓度的稀盐酸反应（装置如图甲），用压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。下列说法
A
）。A. AB段压强下降的原因是随着反应的进行，盐酸浓度逐渐减小
B. 镁、铝与稀盐酸的反应均属于置换反应
C. 反应结束后，消耗质量较多的金属是镁
D. 反应结束后，二者产生氢气的体积相等
答案
(1) 1
(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$
(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快
(4) 多
变式训练：A
解析 AB段压强下降的原因是完全反应后不再放热也不再产生气体，温度降低，选项A错误。镁、铝与稀盐酸的反应均属于置换反应，选项B正确。根据化学方程式$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$、$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，可知等质量、等浓度的稀盐酸完全反应时，消耗镁的质量比铝多，选项C正确。金属足量，最终稀盐酸完全反应，产生的氢气来源于酸中的氢元素，生成氢气的质量相等，选项D正确。故选A。
(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$
(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快
(4) 多
变式训练：A
解析 AB段压强下降的原因是完全反应后不再放热也不再产生气体，温度降低，选项A错误。镁、铝与稀盐酸的反应均属于置换反应，选项B正确。根据化学方程式$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$、$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}\uparrow}$，可知等质量、等浓度的稀盐酸完全反应时，消耗镁的质量比铝多，选项C正确。金属足量，最终稀盐酸完全反应，产生的氢气来源于酸中的氢元素，生成氢气的质量相等，选项D正确。故选A。
解析
【分析】
本题分为基础题和变式训练两部分，核心围绕金属与稀盐酸反应的探究展开：基础题需运用控制变量法、金属与酸反应规律及图像分析能力，解决反应快慢比较、化学方程式书写、反应速率原因及产氢量判断的问题；变式训练需结合置换反应、化学方程式计算、反应中量的关系分析选项，找出错误说法。
【解析】
(1) 比较铁丝和铁粉与稀盐酸反应的快慢，需遵循控制变量原则，除铁的形态不同外，铁的质量等其他条件应完全相同，因此$m=1$；
(2) 铁与稀盐酸发生置换反应，生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$；
(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积远大于铁丝，相同条件下，接触面积越大反应速率越快；从图像可知，生成相同体积的氢气（对应相同压强）时，铁粉用时更少，说明铁粉反应更快；
(4) 反应速率越快，相同时间内产生的氢气越多，铁粉反应速率更快，因此$t$ s内铁粉产生的氢气更多。
变式训练：A选项，AB段压强下降是因为反应结束后不再放热，装置温度降低，而非盐酸浓度减小，该说法错误；B选项，镁、铝与稀盐酸反应均是单质与化合物生成另一种单质和化合物，属于置换反应，正确；C选项，根据化学方程式$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}↑}$、$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$，等质量、等浓度的稀盐酸完全反应时，消耗镁的质量更多，正确；D选项，金属足量，稀盐酸完全反应，氢气中的氢元素全部来自盐酸，最终产生氢气的质量相等，体积也相等，正确。故变式训练选A。
【答案】
(1) $1$；(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$；(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快；(4) 多；变式训练：A
【知识点】
金属与酸的反应、控制变量法、化学方程式书写
【点评】
本题结合数字化实验图像，考察金属与酸反应的核心知识点，既涉及基础的化学方程式书写、控制变量法的应用，又包含反应速率影响因素、反应中量的关系的分析，变式训练需学生准确判断反应类型、计算消耗金属的质量及产氢量，整体注重实验探究能力和图像分析能力的考查，是一道综合性较强的基础题。
【难度系数】
0.6
本题分为基础题和变式训练两部分，核心围绕金属与稀盐酸反应的探究展开：基础题需运用控制变量法、金属与酸反应规律及图像分析能力，解决反应快慢比较、化学方程式书写、反应速率原因及产氢量判断的问题；变式训练需结合置换反应、化学方程式计算、反应中量的关系分析选项，找出错误说法。
【解析】
(1) 比较铁丝和铁粉与稀盐酸反应的快慢，需遵循控制变量原则，除铁的形态不同外，铁的质量等其他条件应完全相同，因此$m=1$；
(2) 铁与稀盐酸发生置换反应，生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为$\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$；
(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积远大于铁丝，相同条件下，接触面积越大反应速率越快；从图像可知，生成相同体积的氢气（对应相同压强）时，铁粉用时更少，说明铁粉反应更快；
(4) 反应速率越快，相同时间内产生的氢气越多，铁粉反应速率更快，因此$t$ s内铁粉产生的氢气更多。
变式训练：A选项，AB段压强下降是因为反应结束后不再放热，装置温度降低，而非盐酸浓度减小，该说法错误；B选项，镁、铝与稀盐酸反应均是单质与化合物生成另一种单质和化合物，属于置换反应，正确；C选项，根据化学方程式$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}↑}$、$\ce{2Al + 6HCl = 2AlCl_{3} + 3H_{2}↑}$，等质量、等浓度的稀盐酸完全反应时，消耗镁的质量更多，正确；D选项，金属足量，稀盐酸完全反应，氢气中的氢元素全部来自盐酸，最终产生氢气的质量相等，体积也相等，正确。故变式训练选A。
【答案】
(1) $1$；(2) $\ce{Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}↑}$；(3) 铁粉与稀盐酸的接触面积大于铁丝与稀盐酸的接触面积，得到相同体积的氢气，铁粉用时少，所以相同条件下铁粉与稀盐酸反应更快；(4) 多；变式训练：A
【知识点】
金属与酸的反应、控制变量法、化学方程式书写
【点评】
本题结合数字化实验图像，考察金属与酸反应的核心知识点，既涉及基础的化学方程式书写、控制变量法的应用，又包含反应速率影响因素、反应中量的关系的分析，变式训练需学生准确判断反应类型、计算消耗金属的质量及产氢量，整体注重实验探究能力和图像分析能力的考查，是一道综合性较强的基础题。
【难度系数】
0.6
