例 1 (2025·临沂一模)相同条件下,分别将打磨过的等质量的铁片、镁片、锌片和等体积、等浓度的足量稀硫酸反应,测得一段时间后产生气体压强与时间的关系如图所示,下列说法错误的是()


A.A、B、C 分别表示镁、锌、铁与酸反应
B.最终产生氢气质量大小关系是 A＞C＞B
C.反应后所得溶液中物质质量大小关系是 A＞B＞C
D.三条曲线达到最大值后逐渐下降说明了金属与酸反应放热

【例1】 C 解析:活泼金属和酸反应生成氢气,活动性越强,反应越快,相同时间内生成的气体越多,压强越大,由图可知,反应过程中压强从大到小依次为A＞B＞C,所以A、B、C分别表示镁、锌、铁与酸反应,A正确;由图可知,最终装置内压强从大到小依次为A＞C＞B,即产生氢气的质量从大到小依次为A＞C＞B,B正确;活泼金属和酸反应生成氢气,等质量的铁片、镁片、锌片和等体积、等浓度的足量稀硫酸反应,酸足量,金属完全反应,则产生氢气质量大的反应后所得溶液中物质质量越小,由B选项可知,即B＞C＞A,C错误;三条曲线达到最大值后逐渐下降,是因为反应结束,装置内温度降低,压强逐渐减小,说明了金属与酸反应放热,D正确。

变式训练
1. 镁、铝、铁为生活中常见的金属,它们都能与盐酸反应生成氢气。将三种金属分别与相同浓度的稀盐酸反应。下列有关变化趋势的图像合理的是()


A.向等质量的镁、铝、铁中分别加入足量的稀盐酸
B.向等质量的稀盐酸中加入足量的镁、铝、铁
C.向等质量的镁、铝、铁中分别加入足量的稀盐酸
D.将足量的镁、铝、铁加入等质量的稀盐酸中

【变式训练1】B

解：
选项A：等质量金属与足量盐酸反应，生成氢气质量：$\mathrm{Al}＞\mathrm{Mg}＞\mathrm{Fe}$，反应速率：$\mathrm{Mg}＞\mathrm{Al}＞\mathrm{Fe}$，A图中氢气质量顺序错误，不合理。
选项B：等质量盐酸与足量金属反应，生成氢气质量相等；反应速率：$\mathrm{Mg}＞\mathrm{Al}＞\mathrm{Fe}$，则金属消耗质量：$\mathrm{Fe}＞\mathrm{Mg}＞\mathrm{Al}$，B图符合，合理。
选项C：等质量金属与足量盐酸反应，生成氢气质量：$\mathrm{Al}＞\mathrm{Mg}＞\mathrm{Fe}$，C图中氢气质量顺序错误，不合理。
选项D：足量金属与等质量盐酸反应，生成氢气质量相等，D图中氢气质量随金属质量增加而增大，错误。
结论：合理图像为B。
B

例 2 (2025·陕西中考改编)将一定量铁粉加入含有 Cu(NO₃)₂和 AgNO₃两种物质的溶液中,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。则下列说法正确的是()

A.若滤液中有 AgNO₃,则滤渣中一定没有 Cu、Ag
B.若滤渣成分为 Cu、Ag、Fe,则滤液中除水之外的物质只有一种
C.若滤渣成分为 Cu、Ag,则滤液中一定有 Fe(NO₃)₃
D.若滤液中有 Cu(NO₃)₂,则滤渣中加入稀硫酸一定会有气泡产生

【例2】 B 解析:若滤液中有AgNO₃,说明AgNO₃未完全反应,此时Fe仅置换部分银离子,滤渣中必然含有Ag,但Cu未被置换,因此,滤渣中一定含有Ag,A错误;若滤渣成分为Fe、Cu、Ag,说明Fe过量,AgNO₃和Cu(NO₃)₂已完全反应,Fe在置换反应中生成Fe²⁺,滤液中除水之外的物质仅剩硝酸亚铁,B正确;若滤渣成分为Cu、Ag,说明Fe已置换Ag和Cu,但Fe可能未完全反应,Fe在置换反应中生成Fe²⁺,因此,滤液中应一定含有硝酸亚铁,C错误;若滤液中有硝酸铜,说明Fe可能未与硝酸铜反应或者只反应了部分硝酸铜,此时滤渣中一定含有银,可能含有铜,而无Fe,加入稀硫酸时,无气泡产生,D错误。

变式训练
2. 某电镀厂为减少水污染及节约成本,从含有 CuSO₄、ZnSO₄、FeSO₄ 的废水中回收 ZnSO₄ 和有关金属,有关该实验流程分析不正确的是()


A.“操作 1”和“操作 2”的名称是过滤
B.固体 A 的成分是 Cu、Fe、Zn
C.废液的质量大于滤液 1 的质量
D.滤液 1 和滤液 2 中均含有 ZnSO₄

【变式训练2】C 解析:金属活动性:Zn＞Fe＞Cu,所以向废液中加入过量的锌粉,锌能与硫酸铜、硫酸亚铁发生反应,由Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu和Zn+FeSO₄=ZnSO₄+Fe可知,每65份质量的锌可置换出64份质量的铜,每65份质量的锌可置换出56份质量的铁,反应后溶液质量增加,故废液的质量小于滤液1的质量,C错误。

例 3 (2025·张家口二模)用图 1 所示装置进行 CO 还原 Fe₂O₃ 的实验,装置中固体的质量随通入 CO 气体的质量变化如图 2 所示。下列分析正确的是()



A.应在 a 点时点燃酒精喷灯
B.a~b 段可观察到澄清石灰水变浑浊
C.b~c 段硬质玻璃管中发生置换反应生成铁单质
D.c~d 段继续通入 CO 的目的之一是防止铁被氧化

【例3】 D 解析:实验开始前先通入一氧化碳,排尽装置内的空气后,再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁,防止发生爆炸,A错误;由图可知,a~b段固体的质量不变,说明反应还没开始,观察不到澄清石灰水变浑浊,B错误;b~c段硬质玻璃管中发生的反应是$Fe₂O₃+3CO\xlongequal{高温}2Fe+3CO₂,$该反应的反应物是两种化合物,不属于置换反应,C错误;c~d段实验结束时应先熄灭酒精喷灯,继续通入CO至还原出的铁粉冷却,这样可以防止铁在冷却过程中被氧化,D正确。