初中化學(xué)中的天平平衡問題

1、初中化學(xué)中的天平平衡問題天平平衡問題是初中化學(xué)教學(xué)中常出現(xiàn)的問題，也是總復(fù)習(xí)中的一個難點，這類問題由于前提條件不同，最后得出的結(jié)論也不同，學(xué)生往往對這類問題的解決感到比較困難。解這類題的關(guān)鍵是抓住天平平衡的條件左盤和右盤物質(zhì)的質(zhì)量相等。初中化學(xué)階段常接觸的天平平衡問題多是把活潑金屬（或碳酸鹽）和鹽酸或稀硫酸反應(yīng)與天平平衡問題聯(lián)系在一起。概括起來大致分兩種情況：一是天平兩邊所加入的金屬（或碳酸鹽）質(zhì)量相等、酸的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相等；二是天平兩邊所加入的酸的質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等，但金屬（或碳酸鹽）的質(zhì)量不相等。下面就這兩種情況進行分析總結(jié)。一、天平兩邊的金屬質(zhì)量（或碳酸鹽）、酸的質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相等

2、對于這種情況，天平平衡的條件是左右兩盤生成的氣體質(zhì)量相等，則天平平衡，否則失去平衡。1等質(zhì)量的不同金屬（或碳酸鹽）和等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的足量酸反應(yīng)例1在天平兩邊各放一個燒杯，調(diào)節(jié)天平平衡，然后分別倒入等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的足量稀硫酸后，分別向兩邊的燒杯中加入等質(zhì)量的鋅和鐵，反應(yīng)完畢后，天平指針是否偏轉(zhuǎn)？若偏轉(zhuǎn)，偏向哪一方？解析：此題中天平指針是否偏轉(zhuǎn)，取決于左右盤生成的氫氣的質(zhì)量是否相等。本題中給出的酸足量，所以生成的氫氣質(zhì)量取決于金屬的質(zhì)量。我們根據(jù)方程式不難得出這樣的結(jié)論：等質(zhì)量的金屬和足量的酸反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量由多到少的順序：Al、Mg、Fe、Zn（初中常用的幾種金屬）。即題目中天平左右盤生

3、成的氫氣的質(zhì)量不相等，天平將失去平衡，指針偏向生成氫氣較少的鋅的一邊。2足量且質(zhì)量相等的金屬（或碳酸鹽）和等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酸反應(yīng)在例1中，若金屬是足量的，那么生成氫氣的質(zhì)量就應(yīng)該根據(jù)酸進行計算。我們不難看出，此時天平兩邊生成氫氣的質(zhì)量是相等的，那么天平也就平衡了。綜上所述，我們可歸納出下面的規(guī)律：足量的物質(zhì)計算標(biāo)準(zhǔn)（耗盡量）生成氣體的質(zhì)量天平指針?biāo)峤饘伲ɑ蛱妓猁}）不等 偏（天平不平衡）金屬（或碳酸鹽）酸相等不偏（天平平衡）對于這種類型的天平平衡題，關(guān)鍵是看清哪個量是足量，進而確定天平的狀態(tài)。另外，我們還可以根據(jù)天平的狀態(tài)，確定什么物質(zhì)無剩余，什么物質(zhì)可能有剩余，什么物質(zhì)肯定有剩余。在此需要

4、說明一點的是，金屬（或碳酸鹽）足量不一定兩種物質(zhì)均剩余，也就是說生成等質(zhì)量的氣體時，消耗量較多的金屬（或碳酸鹽）也可以是恰好完全反應(yīng)，而消耗量較少的金屬肯定有剩余。例2在天平左右盤分別盛有等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸的燒杯，調(diào)節(jié)天平平衡后，向兩邊燒杯中分別加入質(zhì)量相等的鋅和鎂，反應(yīng)完畢后，天平讓保持平衡，則下列情況不可能的是（ ）。A兩燒杯中酸均耗盡 B鋅、鎂均耗盡C鎂耗盡、而鋅有剩余 D鋅耗盡、而鎂有剩余解析：解此題抓住天平平衡這個條件，天平平衡生成氫氣質(zhì)量相等計算標(biāo)準(zhǔn)是酸（耗盡）金屬足量（兩種金屬至少剩一種，生成等質(zhì)量氫氣的消耗量少的鎂肯定有剩余），所以鋅、鎂均消耗盡不可能，鎂消耗盡而鋅有剩

5、余也不可能，此題正確答案為B、C。學(xué)生練習(xí)：1在托盤天平的兩邊各放一只燒杯，調(diào)節(jié)天平平衡，在燒杯中分別注入質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相等的稀硫酸，若向右盤中投入一定質(zhì)量的鐵，恰好完全反應(yīng)，為使天平仍保持平衡，左盤中投入與鐵質(zhì)量相等的純凈金屬可能是（ ）AMg BZn CCu DAl2在天平兩邊的燒杯中分別注入100 g 9.8%的稀硫酸，調(diào)節(jié)天平平衡，然后分別向兩盤中投入鋅和鎂使酸完全反應(yīng)，若使天平仍然保持平衡，則投入鋅和鎂的質(zhì)量可能為（ ）AZn:2 g、Mg: 2 g BZn: 3 g、Mg: 3 gCZn: 6.5 g、Mg: 6.5 g DZn: 7 g、Mg: 7 g二、天平兩邊所加入的酸質(zhì)量

6、、質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相等，金屬質(zhì)量（或碳酸鹽）不相等對于這種類型，我們應(yīng)該清楚天平平衡的條件不是兩邊生成氣體的質(zhì)量相等，而是左邊加入的金屬質(zhì)量（或碳酸鹽）減去生成的氣體質(zhì)量左盤凈增質(zhì)量與右邊加入的金屬質(zhì)量（或碳酸鹽）減去生成氣體的質(zhì)量右盤凈增質(zhì)量相等。例3在天平兩盤的燒杯中各加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同、質(zhì)量相等的足量鹽酸，調(diào)節(jié)天平平衡，將鎂和鋁分別投入天平左右兩邊的燒杯中，若使天平仍保持平衡，則所加入的鎂、鋁的質(zhì)量比為多少？分析：看到此題，許多同學(xué)會產(chǎn)生這樣的錯誤的想法，認(rèn)為天平平衡，是因為兩邊生成氫氣的質(zhì)量相等，于是就會把鎂、鋁分別和稀鹽酸反應(yīng)的方程式中氫氣定為同一個量，然后根據(jù)方程式推出鎂、鋁的質(zhì)量比。

7、此題和我們介紹的第一種情況不同，即天平左盤、右盤中加入的金屬不相等，所以天平平衡不是因為天平兩邊生成的氫氣相等，而是左盤金屬質(zhì)量減去氫氣質(zhì)量的凈增質(zhì)量等于右盤金屬減去氫氣的凈增質(zhì)量。解：設(shè)加入鎂、鋁的質(zhì)量分別違m、n，生成氫氣質(zhì)量分別違x、y。右盤：Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 左盤：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 24 2 2×27 3×2 m x n y 24:m=2:x x=m/12 54:n=6:y y=n/9凈增質(zhì)量：mm/12=11m/12 凈增質(zhì)量：nn/9=8n/9左盤凈增質(zhì)量右盤凈增質(zhì)量，即11m/12=8n/9，m:n

8、=32:33，鎂、鋁的質(zhì)量比為32:33。例4在天平兩端各放一個盛有200 g 18.25%鹽酸的燒杯，調(diào)節(jié)天平平衡。分別向燒杯中加入下列各組物質(zhì)充分反應(yīng)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：此題條件是天平兩邊鹽酸質(zhì)量都是200 g、溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是18.25%，而加入物質(zhì)后要求天平平衡。解該題首先應(yīng)觀察各個選項：選項B的天平兩端所加入的物質(zhì)質(zhì)量都是20 g，但只有CaCO3與酸反應(yīng)生成氣體，而CaO沒有氣體生成，所以

9、天平不可能平衡；對于答案C，10 g AgNO3溶液、5 gCu(OH)2的加入沒有生成氣體，質(zhì)量沒有損失，而開始加入的質(zhì)量又不相等，所以天平也不可能平衡，故用淘汰法淘汰B、C兩個選項。對于選項A，在天平兩端分別加入18 g Mg、18 g Al，天平是否平衡取決于金屬是否足量。設(shè)200 g 18.25%鹽酸消耗的鎂的質(zhì)量為x，則Mg + 2HCl = MgCl2 + H224 2×35.5 x 200 g 18.25% 求得x12 g通過計算可知18 g Mg足量，同理可知18 gAl也是足量的。對于選項D，Mg(OH)2和鹽酸反應(yīng)沒有質(zhì)量損耗，而MgCO3與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，天平是否平衡取決于左右兩盤的凈剩質(zhì)量，即用MgCO3的質(zhì)量減去生成的二氧化碳的質(zhì)量所得差值是否等于6.2 g，若相等則天平平衡，否則不平衡。設(shè)生成CO2的質(zhì)量為y（根據(jù)化學(xué)方程式的質(zhì)量比可知MgCO3過量）MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2 2×35.5 44 200g×18.25% y解得y2.2 g凈剩質(zhì)量為8.4 g2.2 g6.2 g，所以答案D也正確。學(xué)生練習(xí)：3在托盤天平兩邊各放一只燒杯，調(diào)至平衡，再向兩只燒杯中分別