初中化学中的天平平衡问题讲义及练习题

化学中的天平平衡问题讲义 天平平衡问题是初中化学教学中常出现的问题 也是总复习中的一个难点 这类问题由于前提条 件不同 最后得出的结论也不同 学生往往对这类问题的解决感到比较困难 解这类题的关键是抓住天平平衡的条件 左盘和右盘物质的质量相等 初中化学阶段常接触的天平平衡问题多是把活泼金属 或碳酸盐 和盐酸或稀硫酸反应与天平平 衡问题联系在一起 概括起来大致分两种情况 一是天平两边所加入的金属 或碳酸盐 质量相等 酸的质量和质量分数也相等 二是天平两边所加入的酸的质量 质量分数相等 但金属 或碳酸盐 的质量不相等 下面就这两种情况进行分析总结 一 天平两边的金属质量 或碳酸盐 酸的质量 质量分数均相等 对于这种情况 天平平衡的条件是左右两盘生成的气体质量相等 则天平平衡 否则失去平衡 1 等质量的不同金属 或碳酸盐 和等质量 等质量分数的足量酸反应 例 1 在天平两边各放一个烧杯 调节天平平衡 然后分别倒入等质量 等质量分数的足量稀硫 酸后 分别向两边的烧杯中加入等质量的锌和铁 反应完毕后 天平指针是否偏转 若偏转 偏向哪 一方 解析 此题中天平指针是否偏转 取决于左右盘生成的氢气的质量是否相等 本题中给出的酸足 量 所以生成的氢气质量取决于金属的质量 我们根据方程式不难得出这样的结论 等质量的金属和 足量的酸反应生成氢气质量由多到少的顺序 Al Mg Fe Zn 初中常用的几种金属 即题目中天 平左右盘生成的氢气的质量不相等 天平将失去平衡 指针偏向生成氢气较少的锌的一边 2 足量且质量相等的金属 或碳酸盐 和等质量 等质量分数的酸反应 在例 1 中 若金属是足量的 那么生成氢气的质量就应该根据酸进行计算 我们不难看出 此时 天平两边生成氢气的质量是相等的 那么天平也就平衡了 综上所述 我们可归纳出下面的规律 足量的物质计算标准 耗尽量 生成气体的质量天平指针 酸金属 或碳酸盐 不等 偏 天平不平衡 金属 或碳酸盐 酸相等不偏 天平平衡 对于这种类型的天平平衡题 关键是看清哪个量是足量 进而确定天平的状态 另外 我们还可 以根据天平的状态 确定什么物质无剩余 什么物质可能有剩余 什么物质肯定有剩余 在此需要说 明一点的是 金属 或碳酸盐 足量不一定两种物质均剩余 也就是说生成等质量的气体时 消耗量 较多的金属 或碳酸盐 也可以是恰好完全反应 而消耗量较少的金属肯定有剩余 例 2 在天平左右盘分别盛有等质量 等质量分数的稀硫酸的烧杯 调节天平平衡后 向两边烧 杯中分别加入质量相等的锌和镁 反应完毕后 天平让保持平衡 则下列情况不可能的是 A 两烧杯中酸均耗尽 B 锌 镁均耗尽 C 镁耗尽 而锌有剩余 D 锌耗尽 而镁有剩余 解析 解此题抓住天平平衡这个条件 天平平衡 生成氢气质量相等 计算标准是酸 耗尽 金属足量 两种金属至少剩一种 生成等质量氢气的消耗量少的镁肯定有剩余 所以锌 镁均消耗 尽不可能 镁消耗尽而锌有剩余也不可能 此题正确答案为 B C 学生练习 1 在托盘天平的两边各放一只烧杯 调节天平平衡 在烧杯中分别注入质量和质量分数均相等的 稀硫酸 若向右盘中投入一定质量的铁 恰好完全反应 为使天平仍保持平衡 左盘中投入与铁质量 相等的纯净金属可能是 A Mg B Zn C Cu D Al 2 在天平两边的烧杯中分别注入 100 g 9 8 的稀硫酸 调节天平平衡 然后分别向两盘中投入锌 和镁使酸完全反应 若使天平仍然保持平衡 则投入锌和镁的质量可能为 A Zn 2 g Mg 2 g B Zn 3 g Mg 3 g C Zn 6 5 g Mg 6 5 g D Zn 7 g Mg 7 g 二 天平两边所加入的酸质量 质量分数均相等 金属质量 或碳酸盐 不相等 对于这种类型 我们应该清楚天平平衡的条件不是两边生成气体的质量相等 而是左边加入的金 属质量 或碳酸盐 减去生成的气体质量 左盘净增质量与右边加入的金属质量 或碳酸盐 减去 生成气体的质量 右盘净增质量相等 例 3 在天平两盘的烧杯中各加入溶质质量分数相同 质量相等的足量盐酸 调节天平平衡 将 镁和铝分别投入天平左右两边的烧杯中 若使天平仍保持平衡 则所加入的镁 铝的质量比为多少 分析 看到此题 许多同学会产生这样的错误的想法 认为天平平衡 是因为两边生成氢气的质 量相等 于是就会把镁 铝分别和稀盐酸反应的方程式中氢气定为同一个量 然后根据方程式推出镁 铝的质量比 此题和我们介绍的第一种情况不同 即天平左盘 右盘中加入的金属不相等 所以天平 平衡不是因为天平两边生成的氢气相等 而是左盘金属质量减去氢气质量的净增质量等于右盘金属减 去氢气的净增质量 解 设加入镁 铝的质量分别违 m n 生成氢气质量分别为 x y 右盘 Mg 2HCl MgCl2 H2 左盘 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 24 2 2 27 3 2 m x n y 左盘净增质量 右盘净增质量 即镁 铝的质量比为 32 33 例 4 在天平两端各放一个盛有 200 g 18 25 盐酸的烧杯 调节天平平衡 分别向烧杯中加入下 列各组物质充分反应后 天平仍保持平衡的是 A 18 g Mg 18 g Al B 20 g CaO 20 g CaCO3 C 10 g AgNO3 溶液 5 g Cu OH 2 D 6 2 g Mg OH 2 8 4 g MgCO3 解析 此题条件是天平两边盐酸质量都是 200 g 溶质的质量分数都是 18 25 而加入物质后要 求天平平衡 解该题首先应观察各个选项 选项 B 的天平两端所加入的物质质量都是 20 g 但只有 CaCO3 与 酸反应生成气体 而 CaO 没有气体生成 所以天平不可能平衡 对于答案 C 10 g AgNO3 溶液 5 gCu OH 2 的加入没有生成气体 质量没有损失 而开始加入的质量又不相等 所以天平也不可能平衡 故用淘汰法淘汰 B C 两个选项 对于选项 A 在天平两端分别加入 18 g Mg 18 g Al 天平是否平衡取决于金属是否足量 设 200 g 18 25 盐酸消耗的镁的质量为 x 则 Mg 2HCl MgCl2 H2 24 2 35 5 x 200 g 18 25 求得 x 12 g 通过计算可知 18 g Mg 足量 同理可知 18 gAl 也是足量的 对于选项 D Mg OH 2 和盐酸反应没有质量损耗 而 MgCO3 与盐酸反应生成二氧化碳气体 天 平是否平衡取决于左右两盘的净剩质量 即用 MgCO3 的质量减去生成的二氧化碳的质量所得差值是 否等于 6 2 g 若相等则天平平衡 否则不平衡 设生成 CO2 的质量为 y 根据化学方程式的质量比可知 MgCO3 过量 MgCO3 2HCl MgCl2 H2O CO2 2 35 5 44 200 g 18 25 y 解得 y 2 2 g 净剩质量为 8 4 g 2 2 g 6 2 g 所以答案 D 也正确 学生练习 3 在托盘天平两边各放一只烧杯 调至平衡 再向两只烧杯中分别注入等质量 等质量分数的稀 硫酸 然后向两只烧杯中分别加入相同质量的镁和铜铝合金 两烧杯中物质完全反应后 天平仍保持 平衡 则合金中铝和铜的质量比为多少 总之 初中化学中解天平题应首先分清是上述的哪种情况 然后再抓住每种情况天平平衡的条件 进行分析 相信你会很轻松地解决问题 学生练习参考答案 A D C D 3 1 1 在托盘天平两盘上各放一只烧杯 两烧杯中盛有等质量百分比浓度的足量的盐酸 使两边保 持平衡 此时向左边烧杯中加入 11 2 克 CaO 若要使两边再次保持平衡 需向右边烧杯中加入 CaCO3 的质量是 A 11 2 克 B 17 6 克 C 20 克 D 22 4 克 2 在天平两边各放置一个盛有相同浓度的等体积的足量盐酸的烧杯 把天平调至平衡 在左边烧 杯中放入 3 60 克铝粉 为了使天平最终保持平衡 右边烧杯中应放入镁粉的质量为 A 3 49 克 B 3 60 克 C 3 70 克 D 3 81 克 3 在天平两端的烧杯中 分别盛有足量等质量 等浓度的稀硫酸 天平平衡后 往天平两端的烧 杯中 分别加入等质量的镁和铜 铝合金 恰好完全反应 且天平仍保持平衡 则铜 铝合金中铜和 铝的质量比为 A 1 1 B 1 2 C 1 3 D 2 1 4 在天平的两盘分别放入质量相等的烧杯 烧杯中各盛 100 克 9 8 的硫酸溶液 向两个烧杯中同时 放入哪组金属 反应终止时天平仍保持平衡 A 锌 铁各 7 克 B 锌 铁各 5 克 C 锌 铁各 4 克 D 锌 铁各 3 克 问 化学天平类问题有何解题技巧 答 影响天平两端质量变化的主要是反应时生成气体的质量 重点是分析发生了哪些反应 如 天平两端 已调平衡 各放质量相等的两杯稀硫酸 且溶质质量分数相同 分别投入等质 量的锌和铁 问天平指针如何变化 解决该题时 应考虑以下情况 1 当锌和铁都完全反应时 铁生成 H2 的质量大于锌 所以指针偏向加锌的一边 2 当锌和铁都有剩余 或铁有剩余而锌恰好完全反应时 此时生成 H2 的质量是相同的 而 两边所加锌和铁的质量又相等 所以天平能保持平衡 指针不发生偏转 所以分析天平平衡问题时 还经常使用差量法 即 所加物质与生成气体的质量差 生成气体的反应 在初中阶段大概有以下几种情况 1 活泼金属与酸 2 碳酸盐与酸 3 铵盐与碱 从实际意义看 量价比是产生 1g 氢气时所需要的金属质量 同学可自行计算验证 天平问题一般是讨论天平是否平衡 或者向哪个方向偏转 这样