中考专题：有关天平衡问题的解答[下学期]

有关天平平衡问题的解答
综合归纳：解答有关天平平衡的问题注意以下规律：
1.当题中给出两个反应物的质量，计算时选不足量。无气体产生时，加入的物质即为增加的质量
2.等质量、等质量分数的酸（盐酸或硫酸）加入金属。
①当天平两边加入的反应物质量相同，跑出的气体质量也相同时，即两边增加的质量相等，天平两边必然平衡。否则不平衡。
例：在托盘天平的两个托盘上，分别放质量相等的烧杯，向两个烧杯中再分别加入一定量的等质量、等溶质质量分数的稀硫酸(或稀盐酸)，此时天平平衡。若向左右两端烧杯中加等质量的铁和铝，天平指针指向可能的情况为：____________________
设硫酸的质量为9.8g,当两种金属与9.8g硫酸恰好完全反应时,消耗Fe为5.6g,消耗Al为1.8g,确定数轴上的两个点,划分三个区域.
讨论每个区域的:
(1) 金属与酸的关系：两种物质是剩余、不足、还是恰好完全反应。（要么一种物质剩余，要么恰好完全反应。）
(2) 氢气的多少还是相等。
(3) 天平平衡情况。
区域①假设Fe、Al的质量都为1g：
（1） 金属：两种都完全反应。
（2） 酸：两烧杯都有剩余。
（3） 氢气：Al产生的多。
（4） 天平：指向加Fe的一边。
区域②假设Fe、Al的质量都为1.8g：
（1） 金属：Al恰好完全反应，Fe完全反应。
（2） 酸：加Al的烧杯恰好完全反应，加Fe的烧杯有剩余。
（3） 氢气：Al产生的多。
（4） 天平：指向加Fe的一边。
区域③假设Fe、Al的质量都为3g：
（1） 金属：Al有剩余，Fe反应完。
（2） 酸：加Al的烧杯反应完，加Fe的烧杯有剩余。
（3） 氢气：Al产生的多。
（4） 天平：指向加Fe的一边
区域④假设Fe、Al的质量都为5.6g：
（1） 金属：Al有剩余，Fe恰好完全反应。
（2） 酸：加Al的烧杯反应完全，加Fe恰好完全反应。
（3） 氢气：产生氢气相等。
（4） 天平：平衡。
区域⑤假设Fe、Al的质量都为6g：
（1） 金属：Al和Fe都有剩余。
（2） 酸：两烧杯都反应完全。
（3） 氢气：相等。
（4） 天平：平衡。
规律总结：
（1） 天平平衡：量价比（什么是量价比？见最后小知识）小的金属有剩余，量价比大的恰好完全反应或有剩余；酸都反应完，生成H2相同。
（2） 天平失去平衡：总是偏向金属量价比大的一边，即产生H2少的一边。量价比大的一边金属一定反应完，且该边酸一定有剩余。量价比小一边金属的反应完，恰好完全反应或有剩余都有可能。
②当天平两边加入的反应物质量不相同，跑出的气体质量也不相同，但天平净增加的质量相同，此时天平仍然保持平衡。[△m= m(金)-m(H2)= m(金)×(1-),△m—天平净增加的质量, m(金)---金属的质量,x—金属的化合价,M—金属的相对原子质量]，当金属和酸恰好完全反应时，产生气体质量相同，则天平不平衡，偏向量价比大的一边。
例1.在托盘天平的两个托盘上，分别放质量相等的烧杯，向两个烧杯中再分别加入足量的等质量、等浓度的稀硫酸，此时天平平衡。若向左端烧杯中加入11.20g铁，要使天平继续保持平衡，应向右端烧杯中加入多少g锌？
<分析>铁、锌都能置换稀硫酸中的氢而生成氢气，同时反应后烧杯中溶液的质量都增加。只有当两个烧杯中天平净增加的质量相同时，天平就能继续保持平衡。利用下列两种方法计算均可求算所加锌的质量。
<解答>1 设向右端烧杯中加入锌的质量为x，天平保持平衡
Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑
56 2
11.2g 0.40g
即向左端烧杯中加入11.20g铁，反应生成0.40g H2
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2 ↑
65 2
xg g
即向右端烧杯中加入x g锌，放出g
∴天平若要平衡，溶液增加的质量相等
11.20g-0.40g=x-
答：应向右端烧杯中加入11.14g锌
例2.托盘天平两端的烧杯中，各盛浓度和质量都相同的足量稀硫酸，此时天平平衡。然后向一烧杯中加入6g镁粉，向另一烧杯中加入6g铜铝合金，充分反应后，托盘天平仍保持平衡，则铜铝合金中铜的质量多少g？
答：铜铝合金中铜的质量为1.5g
例3.天平两边各放质量相等的烧杯，并分别盛有100g溶质质量分数为9.8%的稀硫酸，为了保持天平平衡，可分别往两烧杯中加入（ ）
A.镁2g，铝2g B.镁4g，铁4g
C.锌6.5g，铁6.5g D.镁7g，锌7g
<解答>：本题的正确答案应选C、D
3.非金属的有关天平平衡：天平平衡原理与金属相同。加入物质与产生气体的差值相等，若无气体产生则加入物质质量即为增加的质量。常见为碳酸盐，如： MgCO3， CaCO3，NaCO3等。注意：加入碳酸盐增加的质量相当于其对应的氧化物的质量。要理解天平为一等臂杠杆。若等质量等质量分数的同种酸中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg（OH）2均恰好完全反应时，所得溶液质量关系为MgMgO=MgCO3>Mg（OH）2。
练习巩固：
1.天平两端分别放有足量稀盐酸的烧杯，此时天平平衡，现向其中一烧杯中放入5.3g碳酸钠，向另一烧杯中放入适量铁片，要使天平仍然保持平衡，放入铁片的质量约是（ ）
A.2.3g B.3.2g C.5.3g D.61.6
2. 在天平的两个托盘上各放一个盛有等体积、等物质的量浓度的稀硫酸的烧杯。调节天平使其平衡，然后在其中一个烧杯里加入a g铁粉；在另一个烧杯里加入b g镁粉。充分反应后，天平仍保持平衡，若已知每个烧杯内均含有m g H2SO4，请用代数式表示下列各种情况下a与b的关系。
（1）当a>56m/98，b>24m/98时_________________________，
（2）当a<56m/98，b<24m/98时_________________________，
（3）当a<56m/98，b>24m/98时_________________________。
答：（1）a=b (2)81a=77b (3)=b-
3.在托盘天平两端的烧杯中，分别盛有等质量等质量分数的稀盐酸，天平平衡。然后向两只烧杯中分别加入一定量的Mg和MgO，两烧杯中的物质均恰好完全反应后，将游码移到1.8g处，天平重新平衡。则天平右盘中加入的物质及其质量为下列的
A.MgO 2.9g B .MgO 21.6g C. Mg 21.6g D Mg 2.4g
小知识：量价比即金属的相对原子质量与化合价的比值，铁在与酸发生的置换反应中显+2价。故锌、铁、镁、铝的量价比分别为：32.5、28、12、9
1.8
5.6
①
②
③
④
⑤