Question

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

Answer 1

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+Cl₂2NaCl                 Mg+Cl₂MgCl₂

2Al+3Cl₂2AlCl₃                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m₃＞m₂＞m₄＞m₁，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r_d＞r_c＞r_b＞r_a。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。