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化学中的平衡问题,是一类理化综合性题,它涉及到物理上的等臂杠杆,又涉及到化学中的化学反应。出题的意图是利用化学反应而引起的左右两端物质质量的变化,让学生分析平衡的变化,或者是有平衡的变化让学生分析物质质量的变化,从而来考查学生分析问题解决问题的能力,逻辑思维能力,理解能力和对基本化学知识的掌握情况。
解决这一问题的关键,是要弄清楚杠杆左右两端质量是如何变化的,根据条件找出两边物质质量的变化关系,有时还要正确分析受力问题。
学生解决这一问题常出错的原因:⑴有关的化学反应没有掌握好;⑵有一端质量变化不会推导另一端质量是如何变化的,不会找两端质量变化的联系;⑶没有考虑到左右两端能否完全反应,因此,导致两端质量变化分析有误;⑷审题不细心,考虑不全面,在解题过程中漏条件,导致分析错误。
下面分别举例分析几种平衡问题的解题思路和方法。
例1、 在天平的两个托盘上各放一只烧杯,烧杯中都盛有足量的盐酸,此时天平保持平衡。如果一边投入少许锌粒,另一端投入相同质量的铁粉,两者都完全溶解后,天平指针将﹙﹚
A﹑偏向放锌的一边 B﹑不发生偏转 C﹑偏向放铁粉的一边 D﹑无法判断
思路分析:两只烧杯中分别加入等质量的锌粒和铁粉,两边都会产生氢气,指针是否偏转,关键是看两边产生氢气的多少。产生氢气多的一边质量减少的多,产生氢气少的一边质量减小的少,由于等质量的锌粒和铁粉与盐酸反应,铁粉产生的氢气多,故这边减少的多,这边轻而加锌粒的一边重,指针偏向放锌粒的一边,答案选A
例2﹑在托盘天平的两个托盘上的烧杯里,放入含纯硫酸9﹒8克的稀硫酸100克,再向两个烧杯中放入一定质量的铁片和锌粒,通过计算回答。
⑴为保持天平平衡,至少加入锌粒铁片的质量是多少?
⑵如果反应后的酸有剩余,所加锌与铁的质量少于上述中的质量,天平能否平衡,若不平衡,天平指针偏向那边。
思路分析:⑴本题是有平衡问题推导两边所加物质质量的问题,是上一题的逆向思维。根据题意要保持天平平衡,加入铁和锌的质量一定相等,且生成氢气的质量也要相等,故加入铁、锌的质量相等且把酸反应完,酸反应完了产生的氢气也相等。⑵如果酸有剩余,加入锌铁的质量相等,且少于上述质量,则锌、铁完全反应,由于铁的相对原子质量小,产生的氢气多,结果铁一端就变轻,指针偏向锌。
解:⑴设使9﹒8克硫酸完全反应需要锌的质量为x,需要铁的质量为y。
Zn ﹢ H2SO4 = ZnSO4 ﹢ H2↑
65 98
x 9.8克
﹦ x﹦﹦6.5克
Fe ﹢ H2SO4 = FeSO4 ﹢ H2↑
56 98
y 9.8克
﹦ y ﹦ ﹦5.6克
答:⑴至少应加锌粒和铁片的质量都是6.5克,才能使硫酸完全反应,生成等质量的氢气
天平才会平衡。
⑵天平指针偏向加锌的一边。