初中化学中的天平平衡问题

初中化学中的天平平衡问题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？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。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。天平平衡的门道 天平平衡问题是近几年各地中考的热点，此类题把知识点进行了较大程度的综合。同学们在解题时，若能抓住其实质，便可化难为易，从而快速、准确地解决问题。下面结合实例谈谈这类题的解法，供同学们参考。一、把握操作步骤1（吉林省中考题）某同学用天平称取一定质量的氯化钠，称好后发现砝码和药品位置放倒（其他都正确），称得的读数为9.2g,不足1g的用游码，此时NaCI的实际质量为 （ ） A 9.2g B9g C 8.8g D 无法确定二、运用“等量”关系2.托盘天平两盘上各放一只相同的烧杯，并各盛有等质量分数的足量稀盐酸，两边保持平衡。若向左盘烧杯中加入8g氧化镁，要使天平再次保持平衡，需向右盘烧杯中加入的物质是 （ ） A 8.4g碳酸镁 B .9g铝 C 8g碳酸钠 D 11g铜3 在天平的两盘上分别放入质量相等的烧杯，杯中各盛100g98%的稀硫酸溶液，向两个烧杯中同时放入哪组金属，反应终止时天平仍然平衡 （ ）A 6g铁和6g锌 B.6.5g铁和6.5g锌 C 3g镁和3g铁 D 7g镁和7g铁操练场：1（江苏省南京市中考题）在托盘天平两边各放一只烧杯，调节至平衡，在烧杯里分别注入质量相等、质量分数相同的稀硫酸，若在右盘投入一定质量的铁，恰好完全反应，为使天平仍保持平衡,应向左盘投入与铁质量相同的纯净金属是 （ ）A .Mg B.AI C.Zn D.Ag 2（哈尔滨市中考题）.在托盘天平的两个托盘上各放一个盛有足量的等质量的稀盐酸的烧杯，调节天平平衡，向左边烧杯中加入28g铁粉，再向右边烧杯中加入与其质量相等的下列混合物粉末，充分反应后，天平可能仍然平衡的是 ( )A Mg和AI B CaCO3和 AI C Ba CO3 和Zn D Mg CO3 和K2CO3三、打破思维定势4如下图所示，在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节至平衡。在两烧杯中分别注入相同质量分数、等质量且足量的盐酸，然后在右边烧杯中放入mg锌，在左边烧杯中放入mg铁（两边同时放入）。问反应开始至结束天平将如何摆动？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。 初中化学中的天平平衡问题1、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 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 例5、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。 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 3、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，较复杂。实际在题目中又往往不会单独出现这样的问题，而常常作为中间计算。这时占用过多时间就不值得了。因此需要一种快速计算的方法。如果是金属过量或足量时，可利用酸内氢元素守恒计算；若酸足量或过量时，可利用“量价比”进行计算。 所谓“量价比”，指的是金属元素的相对原子质量与该金属元素在酸中的化合价的绝对值之间的比值（用M表示），如：Mg相对原子质量为24，在与酸反应后盐中化合价为2，则其量价比为24212。然后带入公式：m金属Mm氢气进行计算就可以了。例如：要求36g金属镁与足量稀盐酸可产生多少克氢气时，就可以把36g金属质量带入公式计算得到氢气质量3g，这样计算方便、准确。而且在比较不同金属产生氢气质量时更为方便，量价比越大，消耗金属越多、产生氢气越少。这都可以从前面公式中推导得到。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