初中化学中的天平平衡问题[1].doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除一、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（ ）AMg BZn CCu DAl2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（ ）AZn: 2 g、Mg: 2 g BZn: 3 g、Mg: 3 g CZn: 6.5 g、Mg: 6.5 g DZn: 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 2 227 32 m x n y左盘净增质量右盘净增质量，即镁、铝的质量比为3233。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（ ）。A18 g Mg、18 g Al B20 g CaO、20 g CaCO3C10 g AgNO3溶液、5 g Cu(OH)2 D6.2 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 + H224 235.5 x 200 g 18.25% 求得x12 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 235.5 44 200 g 18.25% y解得y2.2 g净剩质量为8.4 g2.2 g6.2 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 311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。生H2速度快，铁产生H2速度慢，所以反应开始时，一段时间内左盘放出的H2比右盘少，指针偏左。由此可见，指针的偏转情况为：反应开始时，指针偏左，一段时间后，指针逐渐向右偏转，反应结束时，指针偏右。操练场：3（天津市中考题）将盛有等质量、相同质量分数稀盐酸的两只烧杯，放在托盘天平左右两盘上，调节至平衡，再向两只烧杯中分别放入质量相等的镁和铝，待反应停止后，根据天平的平衡状况判断：（1）若天平仍保持平衡，则反应物中一定无剩余的是 ；一定有剩余的是 。（2）若天平失去平衡，则指针一定偏向放 的一方。 答案：3（1）盐酸 铝 （2）镁初中化学中的天平平衡问题2、有关金属与酸反应和天平平衡的计算，涉及的知识点较多，能力要求较高，是中考较难的题型，也是中考的热点。判断金属的量和酸的量哪个过量或题意不明时要分别讨论，是这类试题的难点和关键所在。试题以图像或天平平衡的形式将需要满足的（或需讨论的）条件隐含在其中，需要去寻求、挖掘。例3、如图表示等质量的金属Mg和Al分别与足量且质量分数相等的稀硫酸反应，下列叙述正确的是（ ）AX表示反应所用时间，Y表示生成氢气的质量 BX表示生成氢气的质量，Y表示反应所用时间CX表示滴加稀硫酸的质量，Y表示生成氢气的质量 DX表示参加反应的金属的质量，Y表示生成氢气的质量 解析：此题要求分析金属与酸反应中各种量之间的变化关系，涉及到金属的质量、酸的量、金属的活泼性、反应的速率、氢气的质量以及反应时间等多种量的变化。由题意，等质量的金属Mg和Al与足量且质量分数相等的酸反应，产生氢气的速率MgAl，产生氢气的总量MgAl，即产生等量氢气，Mg所用反应时间少，A、B选项是错误的。同时，产生等量氢气，所需金属的质量AlMg，D选项错误。答案：C例4、在托盘天平两边各放一只烧杯，调节至平衡。在两只烧杯里注入相同质量、相同质量分数的足量稀盐酸，然后分别向左右两端烧杯中加入质量相等的Fe和金属A。有气体产生时，天平指针慢慢向左偏转(如图1)；指针偏转到一定角度后，又慢慢向右偏转；反应结束，天平指针指向右端(如图2)。则天平右端加入的金属A可能是（）AZnBMgCCuDAl 解析：此题将金属与酸反应引起的质量变化以天平是否平衡来体现，天平平衡本身就隐含着质量相等这一等式关系，即m金属mH2m金属mH2 本题盐酸的量充足，且等质量、等质量分数，加入等质量的金属A时，指针向左偏转，由上述等式关系，说明金属A产生H2的速率快，即金属A的活泼性，强于铁。反应结束后，天平指针指向右端，说明金属产生氢气的总量AFe，即相对原子质量AFe，符合题意的选项为Zn。 例7、为了测定某铜锌合金的组成，某校化学课外活动小组利用该合金粉末与稀硫酸反应，进行了三次实验，所得相关的实验数据记录如下：第一次第二次第三次所取合金的质量/g101020所用稀硫酸的质量/g508050生成氢气的质量/g 0.20.20.2计算该铜锌合金中金属锌的质量。从上表数据分析，当所取合金与所用稀硫酸的比为时，表明合金中的锌与稀硫酸恰好完全反应。所用合金与稀硫酸恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数。 解析：此题要求通过分析数据，得出合金与稀硫酸正好反应的质量比，而此质量关系题目中三次实验都没有给出，要通过对比分析确定。“第一次”与“第二次”实验比较，合金质量为10g，增加稀硫酸的质量时，产生氢气的质量均为0.2g，表明此时硫酸过量，而合金中的锌反应完全；从“第三次”实验数据看，合金质量为20g，若硫酸足量，应产生氢气0.4g，而实验只产生0.2g氢气，表明此时合金过量，而硫酸反应完全。可见合金质量为10g，硫酸溶液质量为50g时，其中锌与硫酸恰好完全反应，即质量比为10g50g15。答案：（1）由“第一次”与“第二次”实验数据分析，合金均为10g，增加稀硫酸的质量时，产生氢气的质量均为0.2g，表明此时硫酸足量，而合金中的锌完全反应，因此可用产生氢气的质量0.2g，求出10g合金中所含锌的质量。解：设合金中锌的质量为x，生成硫酸锌质量为y。 ZnH2SO4ZnSO4H2 65 1612 xy 0.2g x=6.5g（2）15（3）由（1）得： ， y16.1g 所得溶液中ZnSO4的质量分数： 10028.6答：所得溶液中溶质的质量分数为28.6。2、有5.6g不纯的铁跟足量的稀硫酸反应，生成了022 g的氢气，则铁中混有的杂质可能是下列中的( )AZnBAlCCuDAg 8、小华想测定Cu-Zn合金及Cu-Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀盐酸和必要的仪器。 你认为能测出其铜的质量分数的是_合金； 小华取该合金的粉末32.5g，与足量该盐酸充分反应，经测定，产生了0.4g气体请求出该合金中铜的质量分数。 若想测出该盐酸的质量分数，你认为实验时必须提供和测出的数据是_（选填序号）。A参加反应的合金质量B参加反应的稀盐酸的质量C参加反应的稀盐酸的体积和密度 D产生气体的质量 计算金属与酸反应生成氢气的题目，一般可以利用方程式进行计算，但需要写出方程式后带入数值