下图中四条直线,分别表示钠、镁、铝、铁和足量Cl2反应消耗金属质

下图中四条直线,分别表示钠、镁、铝、铁和足量Cl2反应消耗金属质量(纵轴)与反应掉的氯气质量(横轴)的关系,其中表示铁与Cl2反应的直线是

A.a                              B.b                              C.c                              D.d

答案

解析:本题的解法有多种,既可以假设反应掉Cl2的质量相同,分别比较所需金属的质量的多少以得出答案;又可以假设反应掉的各种金属的质量相同,比较所需Cl2质量的多少以得出结论;还能根据斜率不同来求解;亦可从电子得失角度求解。

解法1:假设反应掉Cl2的质量为71 g,即在横坐标上取一点向纵坐标作一条垂直于横坐标的直线,与a、b、c、d四条线的交点即为四种金属与Cl2反应所需的质量。先列出Cl2与四种金属反应的化学方程式,然后进行比较。

2Na+Cl2

2NaCl                 Mg+Cl2MgCl2

2Al+3Cl2

2AlCl3                2Fe+3Cl22FeCl3

从化学方程式中得知,当Cl2为71 g(既为1 mol)时消耗四种金属的质量分别为:m(Na)=2 mol×23 g·mol-1=46 g,m(Mg)=24 g,m(Al)=

mol×27 g·mol-1=18 g,m(Fe)=  mol×56 g·mol-1=37.3 g,即消耗四种金属的质量关系是m(Na)>m(Fe)>m(Mg)>m(Al),而图中当Cl2质量一定时为d>c>b>a,所以代表Fe与Cl2反应的直线为c。

解法2:假设反应掉的金属的质量均为1 g,即在纵坐标上取一点作一条平行于横轴的直线,与a、b、c、d四条直线的交点分别为四种金属反应所需Cl2的质量。从图中可以看出,所需Cl2质量的大小为a>b>c>d。而根据化学方程式可求出当金属质量为1 g时,需消耗Cl2的质量分别为:当Na为1 g时,需Cl2的质量m1=

×1 g=1.54 g;当Mg为1 g时,需Cl2的质量m2=×1 g=2.96 g;当Al为1 g时,需Cl2的质量为m3=×1 g=3.94 g;当Fe为1 g时,需Cl2的质量为m4=×1 g=1.9 g。显然m3m2m4m1,故代表Fe与Cl2反应的直线为c。

解法3:根据该题的特点是图象题,题中a、b、c、d四条直线可以看作四种斜率不同的直线,从图中明显看出斜率大小为rdrcrbra。根据题意,四种金属分别为Cl2反应的斜率r=

=知,当金属与Cl2完全反应时,点在线上,即=

所以有r(NaCl)=

=,r(MgCl2)=,r(AlCl3)= =,r(FeCl3)= =

从以上数据知r(NaCl)>r(FeCl3)>r(MgCl2)>r(AlCl3),故代表Fe与Cl2反应的直线为c。

解法4:假定Cl2得到1 mol e-,则四种金属分别失去1 mol e-所需质量分别为Na 23 g、Mg 12 g、Al 9 g、Fe

 g,故c线代表Fe。

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