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人教版九年级化学下册
第八单元课题2拓展4 有关天平问题的计算（原卷版）
说明：本部分内容在中考真题中出现的几率不高，故选取的真题都是前面几年的，具体请参看下面的题目。
1．（2012·云南昭通·中考真题）将盛有等质量、等溶质质量分数的稀硫酸的两只烧杯，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铁和锌，待反应停止后（不考虑反应中水分挥发，不考虑空气成分参加反应），请判断，下列说法合理的是（ ）
A．若天平仍保持平衡，烧杯中的铁一定没有剩余
B．若天平失去平衡，指针一定偏向放锌的一边
C．反应后两只烧杯中溶液的质量都比反应前的溶液质量减轻了
D．放铁的一边产生的氢气一定比放锌的一边产生的氢气多
2．（2013·四川遂宁·中考真题）已调平的托盘天平（高灵敏度）两边各放一个等质量的烧杯，向烧杯中倒入质量相等、质量分数也相等的足量的稀硫酸，然后在左边的烧杯中放入一定质量的铁粉，同时在右边的烧杯中放入等质量的锌粉，在反应过程中天平指针的偏转情况为（ ）
A．先左后右 B．先右后左 C．不偏转 D．无法确定
3．（2015·山东青岛·中考真题）在已调节至平衡的托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，在两只烧杯里分别放入100g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸；然后在左盘的烧杯中放入2.4g镁粉，在右盘的烧杯中放入2.4g铝粉，反应后观察天平指针的变化．若只将天平左盘烧杯里的稀硫酸换成100g溶质质量分数为19.6%的稀盐酸，其他实验操作不变，反应后也观察天平指针的变化．能够观察到的现象是（酸的挥发忽略不计）（ ）
A．两次天平指针最终都在刻度盘中间
B．两次天平指针最终都偏向放铝粉的烧杯一边
C．两次天平指针最终都偏向放镁粉的烧杯一边
D．天平指针第一次最终偏向放镁粉的烧杯一边，第二次偏向放铝粉的烧杯一边
4．（2021·黑龙江绥化·统考中考真题）把200g一定溶质质量分数的稀盐酸平均分成两份，分别加入两个相同的烧杯中，放在已调平的天平左右两盘上，此时天平平衡，然后在左盘烧杯中加入5.6g铁粉。下列有关说法正确的是
A．若在右盘烧杯中加入5.6g锌粉，反应停止后，天平可能平衡
B．若在右盘烧杯中加入5.6g黄铜粉，反应停止后，天平不可能平衡
C．在右盘烧杯中加入5.6g镁粉，反应停止后，若天平平衡，则稀盐酸的溶质质量分数不大于7.3%
D．在右盘烧杯中加入5.6g铝粉，反应停止后，若天平不平衡，则左、右两盘烧杯中金属一定都无剩余
5．（2021·湖南衡阳·统考中考真题）如图所示，托盘天平两盘各放一只质量相等的烧杯，烧杯内均盛有100g等质量分数的稀硫酸，天平平衡。现向左盘烧杯中加入6.5g锌粒，恰好完全反应，向右盘烧杯中加入一定质量的氧化铜粉末，充分反应后，天平仍然保持平衡。
求：（1）右盘烧杯中加入氧化铜的质量；
（2）稀硫酸中溶质的质量分数。
6．（2016·山东日照·统考中考真题）某化学课外活动小组测定长期放置的铁粉中铁单质的百分含量．他们准确称量两份质量各为10.0g的铁粉样品，分别进行如下操作：
（1）如图所示甲同学记录天平砝码和游码的数据为54.0g．将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，天平是否平衡（不考虑空气浮力） （填“是”或“否”）；要想获取实验的相关数据，后面必须的操作是 （假设气球不破裂且能恢复原状）．
A打开弹簧夹a放出气体 B取下砝码
C向右拨动游码至天平平衡 D向左拨动游码至天平平衡
（2）乙同学把10.0g铁粉样品加入到足量的硫酸铜溶液中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体10.8g，计算该样品中铁单质的百分含量 ．（写出计算过程）
7．（2016·湖南娄底·中考真题）托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯，在两只烧杯中加入等质量、等质量分数的稀盐酸，此时天平保持平衡。然后在左盘烧杯中加入5g锌粒，在右盘烧杯中加入5g铁粉，充分反应后，两烧杯底部均有固体剩余，则此时天平
A．偏向左边 B．偏向右边 C．仍然平衡 D．无法判断
8．（2013·湖南湘潭·中考真题）在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别注入等质量、等质量分数的稀硫酸（足量），然后向右盘的烧杯中放入一定质量的Fe粉，同时向左盘的烧杯中放入与Fe粉等质量的Zn粉，反应过程中可能出现的现象是（ ）
A．天平最终仍然平衡 B．天平指针先偏向左盘，后偏向右盘
C．天平指针始终偏向右盘 D．天平指针先偏向右盘，后偏向左盘
9．（2016·内蒙古包头·中考真题）在天平（灵敏度极高）两边的烧杯中分别盛有100克溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，天平平衡，再向两烧杯中分别加入相同质量的镁和铁，充分反应后，若天平平衡，则反应物中一定有剩余的物质是 ，一定没有剩余的物质是 ；若天平失去平衡，则一定没有剩余的物质是 ．
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人教版九年级化学下册
第八单元课题2拓展4 有关天平问题的计算（解析版）
说明：本部分内容在中考真题中出现的几率不高，故选取的真题都是前面几年的，具体请参看下面的题目。
1．（2012·云南昭通·中考真题）将盛有等质量、等溶质质量分数的稀硫酸的两只烧杯，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铁和锌，待反应停止后（不考虑反应中水分挥发，不考虑空气成分参加反应），请判断，下列说法合理的是（ ）
A．若天平仍保持平衡，烧杯中的铁一定没有剩余
B．若天平失去平衡，指针一定偏向放锌的一边
C．反应后两只烧杯中溶液的质量都比反应前的溶液质量减轻了
D．放铁的一边产生的氢气一定比放锌的一边产生的氢气多
【答案】B
【详解】A、若天平平衡，说明硫酸不足，全部参加反应，发出氢气的质量相等。根据，可知，等质量的硫酸消耗的锌粉的质量要多，所以铁粉可能有剩余。错误；
B、若天平失去平衡，说明酸过量，金属全部参加反应，可以看出相同质量的锌和铁与足量的硫酸反应，铁生成的氢气质量比锌多，故天平会指向加锌的一方，正确；
C、根据A可以看出生成的硫酸铁、硫酸锌的质量均比反应的硫酸的质量大，所以反应后两只烧杯中溶液的质量都比反应前的溶液质量增加了。错误；
D、若酸不足，酸都完全反应，则生成的氢气的质量相等，所以放铁的一边不一定比放锌的一边生成的氢气多，错误；
故选B。
2．（2013·四川遂宁·中考真题）已调平的托盘天平（高灵敏度）两边各放一个等质量的烧杯，向烧杯中倒入质量相等、质量分数也相等的足量的稀硫酸，然后在左边的烧杯中放入一定质量的铁粉，同时在右边的烧杯中放入等质量的锌粉，在反应过程中天平指针的偏转情况为（ ）
A．先左后右 B．先右后左 C．不偏转 D．无法确定
【答案】A
【详解】在金属活动顺序中锌的活动性顺序比铁强，所以锌的反应速率更快，质量减少的也更快，所以天平要先向有铁粉的那边即左边倾斜；而等质量的铁和锌与足量的稀硫酸反应时产生的氢气的质量铁多而锌少，所以最终天平要向锌的这一边，即右边倾斜，综上可以知道，天平指针的变化为先向左再向右偏；故选A。
【点睛】本题为学科交叉型题目，考查了金属与酸反应的速度和产生的氢气质量关系，完成此题，要根据金属活动性顺序的意义和金属与酸反应生成氢气的质量规律进行。
3．（2015·山东青岛·中考真题）在已调节至平衡的托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，在两只烧杯里分别放入100g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸；然后在左盘的烧杯中放入2.4g镁粉，在右盘的烧杯中放入2.4g铝粉，反应后观察天平指针的变化．若只将天平左盘烧杯里的稀硫酸换成100g溶质质量分数为19.6%的稀盐酸，其他实验操作不变，反应后也观察天平指针的变化．能够观察到的现象是（酸的挥发忽略不计）（ ）
A．两次天平指针最终都在刻度盘中间
B．两次天平指针最终都偏向放铝粉的烧杯一边
C．两次天平指针最终都偏向放镁粉的烧杯一边
D．天平指针第一次最终偏向放镁粉的烧杯一边，第二次偏向放铝粉的烧杯一边
【答案】C
【详解】根据镁粉与稀硫酸反应的化学方程式：Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑中Mg 与H2SO4及产生氢气的质量关系为24:96:2，说明2.4g镁粉与100g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸反应，硫酸过量，故生成氢气质量为0.2g，故实际增加的质量=2.4g-0.2g=2.2g，根据铝粉与稀硫酸反应的化学方程式：2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑中Al与H2SO4的及产生氢气的质量关系为18:96:2，说明2.4g镁粉与100g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸反应，硫酸过量，故生成氢气质量为0.3g，故实际增加的质量=2.4g-0.3g=2.1g，故天平不平衡，指针最终偏向放镁粉的烧杯一边；根据镁粉与稀盐酸反应的化学方程式：Mg+2HCl═MgCl2+H2↑中Mg 与HCl及产生氢气的质量关系为24:73:2，说明2.4g镁粉与100g溶质质量分数为19.6%的稀盐酸反应，还是盐酸过量，故生成氢气质量还是为0.2g，故实际增加的质量=2.4g-0.2g=2.2g，指针最终还是偏向放镁粉的烧杯一边，故选C。
4．（2021·黑龙江绥化·统考中考真题）把200g一定溶质质量分数的稀盐酸平均分成两份，分别加入两个相同的烧杯中，放在已调平的天平左右两盘上，此时天平平衡，然后在左盘烧杯中加入5.6g铁粉。下列有关说法正确的是
A．若在右盘烧杯中加入5.6g锌粉，反应停止后，天平可能平衡
B．若在右盘烧杯中加入5.6g黄铜粉，反应停止后，天平不可能平衡
C．在右盘烧杯中加入5.6g镁粉，反应停止后，若天平平衡，则稀盐酸的溶质质量分数不大于7.3%
D．在右盘烧杯中加入5.6g铝粉，反应停止后，若天平不平衡，则左、右两盘烧杯中金属一定都无剩余
【答案】AC
【详解】A、若在右盘烧杯中加入5.6g锌粉，如果金属过量，酸不足，酸完全反应，生成氢气的质量相同，则反应停止后，天平平衡，符合题意；
B、若在右盘烧杯中加入5.6g黄铜粉，黄铜粉是铜锌合金，如果金属过量，酸不足，酸完全反应，生成氢气的质量相同，则反应停止后，天平平衡，不符合题意；
C、在右盘烧杯中加入5.6g镁粉，反应停止后，若天平平衡，说明生成氢气的质量相同，镁和稀盐酸反应：，铁和稀硫酸反应：，镁的相对原子质量比铁小，生成相同质量的氢气，消耗铁的质量大，当铁恰好与稀盐酸完全反应时，盐酸的溶质质量分数最大，铁恰好与稀盐酸完全反应时，盐酸的溶质质量分数为：
x=7.3%
故反应停止后，若天平平衡，则稀盐酸的溶质质量分数不大于7.3%，符合题意；
D、在右盘烧杯中加入5.6g铝粉，如果金属完全反应，铝和稀盐酸反应：，铁和稀盐酸反应：，反应停止后，若天平不平衡，说明生成氢气的质量不同，则两种金属可能完全反应，也可能铁完全反应，铝过量，且酸的溶质的质量大于7.3g，小于22.7g，此时生成氢气的质量不同，天平不平衡，不符合题意。
故选AC。
5．（2021·湖南衡阳·统考中考真题）如图所示，托盘天平两盘各放一只质量相等的烧杯，烧杯内均盛有100g等质量分数的稀硫酸，天平平衡。现向左盘烧杯中加入6.5g锌粒，恰好完全反应，向右盘烧杯中加入一定质量的氧化铜粉末，充分反应后，天平仍然保持平衡。
求：（1）右盘烧杯中加入氧化铜的质量；
（2）稀硫酸中溶质的质量分数。
【答案】解：(1)设锌与稀硫酸反应生成氢气的质量为x
得x=0.2g，y=9.8g；
由于充分反应后，天平仍然保持平衡，且氧化铜与稀硫酸反应无气体生成，则天平左盘增加的质量等于天平右盘增加的质量，故右盘烧杯中加入氧化铜的质量为；
答：右盘烧杯中加入氧化铜的质量为6.3g。
(2)由于6.5g锌粒与稀硫酸恰好完全反应，故由(1)得稀硫酸中溶质的质量为9.8g，则稀硫酸中溶质的质量分数为 ；
答：稀硫酸中溶质的质量分数为9.8%。
【详解】(1)见答案。
(2)见答案。
6．（2016·山东日照·统考中考真题）某化学课外活动小组测定长期放置的铁粉中铁单质的百分含量．他们准确称量两份质量各为10.0g的铁粉样品，分别进行如下操作：
（1）如图所示甲同学记录天平砝码和游码的数据为54.0g．将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，天平是否平衡（不考虑空气浮力） （填“是”或“否”）；要想获取实验的相关数据，后面必须的操作是 （假设气球不破裂且能恢复原状）．
A打开弹簧夹a放出气体 B取下砝码
C向右拨动游码至天平平衡 D向左拨动游码至天平平衡
（2）乙同学把10.0g铁粉样品加入到足量的硫酸铜溶液中，充分反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体10.8g，计算该样品中铁单质的百分含量 ．（写出计算过程）
【答案】 是 AD 设样品中的铁的质量为x，铁与硫酸铜反应生成铜的质量y，则有
即,
根据题意
解得x=5.6g
样品中铁的质量分数
答：样品中铁的质量分数为56%。
【详解】（1）将气球中的10.0g铁粉样品加入到盛有过量的稀硫酸的锥形瓶中，反应停止后，由于反应处于密闭环境中，且题干提示不考虑空气的浮力，所以天平平衡；
题目是想通过生成氢气的质量求算铁的质量，而氢气的质量可以通过锥形瓶内的总质量的变化确定，所以在反应前称量质量后，等反应结束后，将弹簧夹打开后放出气体，也就是氢气逸出，然后继续称量质量，前后的质量差就是氢气的质量，再根据氢气的质量和化学方程式计算出铁的质量，进而计算出样品中的铁的质量分数。
（2）设样品中的铁的质量为x，铁与硫酸铜反应生成铜的质量y，则有
即,
根据题意
解得x=5.6g
样品中铁的质量分数
答：样品中铁的质量分数为56%。
7．（2016·湖南娄底·中考真题）托盘天平左、右两边各放一只质量相等的烧杯，在两只烧杯中加入等质量、等质量分数的稀盐酸，此时天平保持平衡。然后在左盘烧杯中加入5g锌粒，在右盘烧杯中加入5g铁粉，充分反应后，两烧杯底部均有固体剩余，则此时天平
A．偏向左边 B．偏向右边 C．仍然平衡 D．无法判断
【答案】C
【详解】试题分析：锌和铁都会和酸发生反应，而最后固体都有剩余，说明酸都反应完，加入等质量、等浓度的稀盐酸，说明酸的质量相等，而其中氢元素被置换，所以氢气的质量相等。故选C．
考点：金属和酸的反应
8．（2013·湖南湘潭·中考真题）在托盘天平的两边各放一只烧杯，调节天平至平衡，向两烧杯中分别注入等质量、等质量分数的稀硫酸（足量），然后向右盘的烧杯中放入一定质量的Fe粉，同时向左盘的烧杯中放入与Fe粉等质量的Zn粉，反应过程中可能出现的现象是（ ）
A．天平最终仍然平衡 B．天平指针先偏向左盘，后偏向右盘
C．天平指针始终偏向右盘 D．天平指针先偏向右盘，后偏向左盘
【答案】D
【详解】试题分析：金属活动性的强弱决定了化学反应的快慢，而等质量的Fe和Zn与足量的稀硫酸反应时，所产生氢气质量的多少是由金属的相对原子质量的大小来决定的，相对原子质量越大，最后所产生氢气的质量越少，反之就越多．
解：在金属活动性顺序中，由于Zn的活动性比Fe强，所以与酸反应时，产生氢气的速率快，所以开始时左盘质量轻，故天平的指针先偏向右盘；
等质量的Fe和Zn与足量的稀硫酸反应时，最终所产生氢气质量的多少是由金属的相对原子质量的大小来决定的，相对原子质量越大，最后所产生氢气的质量越少，反之就越多．Zn的相对原子质量是65，而铁的相对原子质量是56，所以随着反应的进行，最终所产生氢气的质量是右盘多一些，所以右盘质量轻，故天平指针最后偏向左盘．
故答案为D
9．（2016·内蒙古包头·中考真题）在天平（灵敏度极高）两边的烧杯中分别盛有100克溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，天平平衡，再向两烧杯中分别加入相同质量的镁和铁，充分反应后，若天平平衡，则反应物中一定有剩余的物质是 ，一定没有剩余的物质是 ；若天平失去平衡，则一定没有剩余的物质是 ．
【答案】 镁 稀硫酸 铁
【详解】若天平平衡，说明生成气体的质量相等，气体是从稀硫酸中置换出来的，故稀硫酸应该没有剩余；根据等质量金属完全反应放出氢气质量= ×金属的质量，可知因为镁原子的相对质量＜铁原子的相对原子质量，所以如果生成气体的质量相等，则反应的铁的质量应该＞镁的质量．故一定有剩余的是镁；因为镁原子的相对原子质量＜铁原子的相对原子质量，因为“加入质量相等的镁和铁”，则镁产生的氢气较多；若天平失去平衡，则指针一定偏向放入金属 铁的一方。铁一定没有剩余。
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