專題8天平平衡問題及計算

1、一、天平平衡問題及計算【例1】托盤天平兩邊放置等質(zhì)量、等質(zhì)量分數(shù)的稀硫酸、稀鹽酸的燒杯，調(diào)節(jié)天平平衡，在兩邊分別加入等質(zhì)量的鐵粉，若天平仍保持平衡,則反應(yīng)物中一定沒有剩余的是 ；一定有剩余的是 ；可能有剩余的是 ；若天平推動平衡,則指針偏向盛有 (填硫酸或鹽酸)的一邊?！痉治觥咳羰固炱絻啥巳匀槐３制胶?，則兩端質(zhì)量的凈變化量（增重或減輕）應(yīng)相等。本題中，天平兩端產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量應(yīng)相等，因此兩邊的鐵粉都已反應(yīng)完，沒有剩余；由方程式計算可知，此時反應(yīng)消耗的硫酸的質(zhì)量比鹽酸的質(zhì)量大，因此鹽酸一定有剩余，而硫酸可能有剩余。 若天平不平衡，說明兩邊產(chǎn)生的氫氣量不等，兩邊的鐵就一定不會都反應(yīng)完或者都沒反應(yīng)完，

2、因此兩邊的酸可能都反應(yīng)完了或者有一種已反應(yīng)完，計算可知，此時鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣多，指針就會偏向放出氫氣少的那一邊，即硫酸那邊?！纠?】已調(diào)節(jié)平衡的托盤天平，兩盤各放一個盛有等質(zhì)量，等質(zhì)量分數(shù)的足量的稀鹽酸的燒杯，現(xiàn)在向左盤的燒杯中投入2.4g的鎂，為了使天平保持平衡，應(yīng)分別向右盤加入以下物質(zhì)的質(zhì)量各為多少？炭粉，銅銀合金，鐵粉，碳酸鈣粉末。【解析】左盤加入2.4g鎂后產(chǎn)生了0.2g氫氣，因此左盤的凈增重為2.2g，欲使天平兩邊仍保持平衡，右盤的凈增重也必須為2.2g。由于炭粉、銅銀合金不反應(yīng)，因此只要直接加入2.2g就行了。而鐵粉、碳酸鈣粉末能與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，因此加入的鐵粉、碳酸鈣粉末的

3、質(zhì)量減去產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)為2.2g，依次解得鐵粉、碳酸鈣粉末的質(zhì)量分別為2.28g、3.93g。【課堂練習(xí)1】在已調(diào)好零點的天平兩邊的托盤里，各放一質(zhì)量相同的燒杯，燒杯中分別盛放質(zhì)量分數(shù)相同、質(zhì)量相同的稀硫酸，向左邊燒杯中加mg鋅，向右邊燒杯中加mg鐵，當(dāng)反應(yīng)停止后（1）若天平保持平衡，且指針仍在“0”點，則a.反應(yīng)物中什么物質(zhì)一定沒有剩余？ b.什么物質(zhì)一定有剩余？ c.什么物質(zhì)可能有剩余？ （2）若天平兩端失去平衡，則一定是盛放 的托盤一端下沉。【課堂練習(xí)2】在已調(diào)平衡的托盤天平兩邊各放一個等質(zhì)量的燒杯，向燒杯中各倒入質(zhì)量相等、質(zhì)量分數(shù)也相等的足量的稀硫酸，分別在左、右兩盤的燒杯中同時

4、放入等質(zhì)量的金屬粉末X、Y。觀察到從反應(yīng)開始后至反應(yīng)結(jié)束托盤天平的指針始終偏向左邊。則金屬X、Y分別是 （ ）AX ：Al Y：Fe BX ：Zn Y：FeCX ：Zn Y：Al DX ：Fe Y：Zn二、混合物中某物質(zhì)含量的測定：【例3】某純堿樣品中含有少量氯化鈉，現(xiàn)欲測定其中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，進行如下實驗： 實驗原理：Na2CO3十H2SO4=Na2SO4H2O CO2通過實驗測定反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，進而求得碳酸鈉在樣品中的質(zhì)量分數(shù)。實驗裝置如右圖： 實驗步驟：如圖連接裝置（除B、C外）并加入所需藥品。 稱量并記錄B的質(zhì)量（m1）。（稱量時注意封閉B的兩

5、端。）按動鼓氣球，持續(xù)約1分鐘。連接上B、C。打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入D中后，關(guān)閉活塞。按動鼓氣球，持續(xù)約1分鐘。稱量并記錄B的質(zhì)量（m2）。（稱量時注意封閉B的兩端及E右端的出口。） 計算。（1）已知堿石灰的主要成分是氫氧化鈣和氫氧化鈉，則干燥管A的作用是 ，干燥管C的作用是 ，E裝置的作用是 。步驟中鼓氣的目的是 ；步驟中鼓氣的目的是 。（2）若所取樣品的質(zhì)量為5g，為確保實驗順利進行，分液漏斗F中至少要盛放10的稀硫酸（=1.07g/mL） mL，若m1為51.20g，m2為53.18g，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為 ?！窘獯稹浚?）A的作用是除去空氣中的酸性氣體（或CO2），

6、C的作用是防止空氣中的二氧化碳和水分進入B裝置，E的作用是除去二氧化碳中的水分。步驟中鼓氣的目的是排盡裝置中的二氧化碳；步驟中鼓氣的目的是使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳能全部被堿石灰吸收。（2）43.2mL，95.4%【課堂練習(xí)3】味精是廚房中一種重要的調(diào)味品，其中主要含谷氨酸單鈉和食鹽，標準規(guī)定“谷氨酸單鈉含量80%，NaCl含量”才符合標準。某學(xué)生欲測定某牌號的袋裝味精中食鹽的含量。（1）下面是該學(xué)生所做的有關(guān)實驗步驟，請?zhí)顚懰鄙俚膶嶒灢襟E和。稱取某牌號的袋裝味精樣品5.0g，并溶于蒸餾水； ；過濾； ；將沉淀烘干、稱量，測得固體質(zhì)量為2.9g。（）根據(jù)上述實驗步驟回答下列有關(guān)問題：過濾操作所需要

7、的玻璃儀器有 ；怎樣檢驗溶液中NaCl是否沉淀完全 ；檢驗沉淀是否洗凈的方法是 。通過計算此樣品是否符合產(chǎn)品標示的質(zhì)量分數(shù)（填“符合”或“不符合”）?！菊n堂練習(xí)4】氨氣是一種有強烈刺激性氣味的氣體，不宜直接排放到大氣中。實驗室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的相對原子質(zhì)量。已知：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O 2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4試回答：（1）如果選用測定反應(yīng)物CuO和生成物H2O的質(zhì)量m(CuO)、m(H2O)，請用右側(cè)儀器設(shè)計一個簡單的實驗方案。儀器連接的順序（用字母編號表示，儀器可重復(fù)使用） ；列出計算

8、Cu的相對原子質(zhì)量的表達式 ；下列情況一定會使測定結(jié)果偏大的是 （a）CuO 未全部還原為Cu (b) CuO 受潮 (c) CuO 中混有Cu（2）如果仍采用上述儀器裝置，其他方案可選用測定的物理量有 (a) m(CuO)和m(Cu) (b) m(N2)和m(H2O) (c) m(Cu)和m(H2O) (d) m(NH3)和m(H2O)【課堂練習(xí)5】某同學(xué)利用日常生活中常見的用品制作了一套如圖裝置，用該裝置對粗鋅樣品進行實驗。請幫助完成下列實驗報告。（一）實驗?zāi)康模簻y定 。（二）實驗用品：托盤天平、藥水瓶、銅網(wǎng)、銅絲、飲料瓶。粗鋅、稀鹽酸、堿石灰（CaO和NaOH）。（三）實驗步驟實驗內(nèi)容和

9、步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論（或化學(xué)方程式）稱量10.0g粗鋅放在銅網(wǎng)中，按圖示裝置組裝后，稱得儀器和藥品總質(zhì)量為120.0g將銅網(wǎng)插入足量稀鹽酸中，充分反應(yīng) 發(fā)生的化學(xué)方程式： 反應(yīng)完全后，稱得裝置總質(zhì)量為119.8g產(chǎn)生H2的質(zhì)量為 g。粗鋅的純度為 。（四）問題探究： 說明：不考慮空氣中CO2、和H2O 對實驗的影響。（1）該實驗中堿石灰的作用是 ，若去掉堿石灰，則所測定的粗鋅純度 （填“偏大”、“偏小”、“無影響”）。（2）若只將粗鋅換成石灰石，原實驗方案能否用于石灰石樣品純度的測定 （填“能”或“不能”），理由是 。（3）若將圖中藥水瓶改成直導(dǎo)管、粗鋅換成純鋅，用原方案測定鋅的相對原子質(zhì)量，則結(jié)

10、果 。（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）【課后練習(xí)】1、在天平的兩盤分別放入質(zhì)量相等的燒杯,燒杯中各盛100克9.8%的硫酸溶液,向兩個燒杯中同時放入哪組金屬,反應(yīng)終止時天平仍保持平衡 ( ) A鋅、鐵各7克 B鋅、鐵各5克 C鋅、鐵各4克 D鋅、鐵各3克2、在托盤天平的左右兩托盤中各放一只燒杯，調(diào)節(jié)至平衡，向燒杯分別注入等質(zhì)量、等質(zhì)量分數(shù)的足量的稀硫酸，然后向兩只燒杯中分別加入相同質(zhì)量的鎂和銅鋁合金，兩燒杯中物質(zhì)完全反應(yīng)后，天平仍保持平衡，合金中鋁與銅的質(zhì)量比是 （ ）A2:l B 3:1 C3:4 D2:33、欲確定某碳酸鈉樣品（含有少量硫酸鈉）中其碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，可進行如下實驗： 稱

11、取樣品ag，加水溶解，在該溶液中加入過量的鹽酸使溶液呈酸性，再加入過量氯化鋇溶液，過濾、洗滌沉淀，并將沉淀烘干，稱量沉淀為bg。 請回答：（1）溶液用鹽酸酸化的原因是 ；（2）需要加入過量氯化鋇溶液的原因是 ；（3）檢驗氯化鋇是否加入過量的方法是 ；（4）計算樣品中含Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的表達式是 。4、為了測定氫氧化鈉和碳酸鈉固體混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計了如下的實驗方案： ()甲同學(xué)的方案是：將mg樣品溶解，加過量氯化鋇溶液，過濾、洗滌、烘干，稱得固體ng。 (1)混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為(用m、n表示) ，甲同學(xué)洗滌沉淀的具體操作是 。 (2)Ca2+、Ba2+都

12、可以使CO32-沉淀完全，但使用氯化鋇溶液比氯化鈣溶液所得的結(jié)果具有更高的精確度，原因是： ； ()乙同學(xué)的方案如右圖所示：(1)根據(jù)乙同學(xué)的實驗裝置圖分析，按照該同學(xué)的方案進行測定，結(jié)果與實際情況存在較大的誤差，你認為主要原因可能是(任寫2個)： 。 。(2)乙同學(xué)的方案的裝置中存在一定的缺陷，請你提出改進的方法(簡單敘述做法，不必畫圖) 。參考答案【課堂練習(xí)1】（1）a.稀硫酸 b.鐵 c.鋅 （2）鋅【課堂練習(xí)2】 C【課堂練習(xí)3】（1） 滴加足量的AgNO3溶液； 洗滌沉淀； （2） 漏斗、燒杯、玻璃棒； 靜置，向上層清夜中再滴加AgNO3溶液，若不在產(chǎn)生沉淀，則已沉淀完全； 取最后一

13、次洗滌的濾液，滴加NaCl溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈； 根據(jù)化學(xué)方程式進行計算，由2.9gAgCl沉淀質(zhì)量可求出NaCl質(zhì)量為1.18g，因此NaCl的質(zhì)量分數(shù)為23.6%，不符合。【課堂練習(xí)4】 （1） b c a c d ； 16 ； （a）、（c） （2）（a）、（c）【課堂練習(xí)5】（一）粗鋅的純度； （三）實驗內(nèi)容和步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論（或化學(xué)方程式） 粗鋅表面產(chǎn)生氣泡 發(fā)生的化學(xué)方程式：Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2產(chǎn)生H2的質(zhì)量為 0.2 g。粗鋅的純度為 65% 。(四) （1）吸收氫氣夾帶的水分， 偏大； （2）不能， 因為堿石灰也能吸收二氧化碳； （3）偏大?！菊n后練習(xí)】1、A 2、B3、（1）消除碳酸鈉（或CO32）對實驗測定的干擾； （2）使SO42沉淀完全； （3）向濾液中滴加Na2CO3溶液或Na2SO4溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已沉淀完全； （4）1 ×100%4、（）（1）