初中化学天平平衡问题的计算专题辅导

初中化学天平平衡问题的计算

天平平衡问题是初中化学中考常考题型，这类问题由于前提条件不同，最后得出的结论也不同，学生往往对这类问题的解决感到比较困难。天平平衡问题的计算一般是在平衡的天平两边的反应容器内加入不同的反应物，通过计算，根据左盘净增加物质质量和右盘净增加物质的质量是否相等，来判断天平是否平衡。解题步骤如下：

（1）判断左、右两盘中哪种物质完全反应。

（2）根据完全反应的量求生成的气体质量。

（3）分别求出左盘净增加物质质量左M 和右盘净增加物质的质量右M 。

（4）比较：若右左M M =则天平平衡；若右左M M >，则天平指针偏左；若右左M M <，则天平指针偏右。

此类题概括起来大致分两种情况——下面就这两种情况进行分析总结。

一、天平两边的金属（或碳酸盐）质量、酸的质量及酸的质量分数均相等

这种情况，天平平衡条件是左右两盘生成的气体质量若相等，则天平平衡，否则失去平衡。

1．等质量的不同金属（或碳酸盐）和等质量、等质量分数的足量酸反应。

例1 在天平两边各放一个烧杯，调节天平平衡，然后分别倒入等质量、等质量分数的足量稀硫酸后，分别向天平两边的烧杯中加入等质量的锌和铁，反应完毕后，天平指针是否偏转?若偏转，偏向哪一方？

解析：此题中天平指针是否偏转，取决于左右盘生成的氢气的质量是否相等。题中给出酸是足量的，所以金属完全反应，用金属的质量去求生成氢气的质量。根据方程式不难得出这样的结论：等质量的金属和足量的酸反应生成氢气质量由多到少的顺序：Al 、Mg 、Fe 、Zn （初中常用的几种金属）。即题目中天平左右盘生成的氢气的质量不相等，天平将失去平衡，指针偏向生成氢气较少的一边。

答：偏转；天平指针偏向锌的一边。

2．足量且质量相等的金属（或碳酸盐）和等质量、等质量分数的酸反应

若金属（或碳酸盐）质量是足量的，那么生成氢气的质量就应该根据完全反应的酸质量进行计算。我们不难看出，此时天平两边生成氢气的质量是相等的，那么天平也就平衡了。另外，我们还可以根据天平的状态，确定什么物质无剩余，什么物质可能有剩余，什么物质肯定有剩余．在此需要说明一点的是，金属（或碳酸盐）足量不一定两种物质均剩余，也就是说生成等质量的气体时，消耗量较多的金属（或碳酸盐）也可以是恰好完全反应，而消耗量较少的金属（或碳酸盐）肯定有剩余。

例2 在天平左右两盘分别盛放等质量、等质量分数的稀硫酸的烧杯，调节天平平衡后，向两边烧杯中分别加入质量相等的锌和镁，反应完毕后，天平仍保持平衡，则下列情况不可能的是（ ）

A. 两烧杯中酸均耗尽

B. 锌、镁均耗尽

C. 镁耗尽、而锌有剩余

D. 锌耗尽、而镁有剩余

解析：此题应抓住天平平衡这个条件，天平平衡→生成氢气质量相等：①计算标准量是酸（完全反应）；②金属足量（两种金属至少剩一种，生成等质量氢气的消耗量少的镁肯定有剩余）。所以锌、镁均消耗尽不可能；镁消耗尽而锌有剩余也不可能。此题正确答案为B 、

C 。

二、天平两边所加入酸质量、质量分数均相等，金属（或碳酸盐）质量不相等

这种类型，我们应该清楚天平平衡的条件不是天平两边生成气体的质量相等，而是左盘净增加的质量M 左（加入的金属或碳酸盐的质量减去生成的气体质量）与右盘净增加质量M 右（右边加入的金属或碳酸盐质量减去生成气体的质量）相等。

例3 在天平两盘的烧杯中各加入溶质质量分数相同、质量相等的足量稀盐酸，调节天平平衡，将镁和铝分别投入天平左右两盘的烧杯中，若使天平仍保持平衡，则所加入的镁、铝的质量比为多少?

解析：此题和我们介绍的第一种情况不同，即天平左盘、右盘中加入的金属不相等，所以天平平衡不是因为天平两边生成的氢气质量相等，而是左盘净增加的质量M 左等于右盘净增加质量M 右。

解：设加入镁、铝的质量分别为m 、n ，生成氢气质量分别为x 、y 。

右盘：↑+=+22H MgCl HCl 2Mg

24 2

m x

m 12

1x x 2m 24== 净增质量m 12

11m 121m M =-

=左 左盘：↑+=+23H 3AlCl 2HCl 6Al 2 272⨯ 23⨯

n y

==⨯y y 6n 272n 9

1 净增质量n 9

8n 91n M =-

=右 即,33

32n m ,n 98m 1211== 镁、铝的质量比为32：33。

例4 在天平两端各放一个盛有200g 18.25%盐酸的烧杯，调节天平平衡。分别向烧杯中加入下列各组物质充分反应后，天平仍保持平衡的是（ ）

A. 18g Mg 、18g Al

B. 20g CaO 、20g 3CaCO

C. 3AgNO g 10溶液、2)OH (Cu g 5

D. 32MgCO g 4.8)OH (Mg g 2.6、 解析：该题首先应观察各个选项：选项B 的天平两端所加入的物质质量都是20g ，但只有3CaCO 与酸反应生成气体，而CaO 没有气体生成，所以天平不可能平衡；对于答案C ，3AgNO g 10溶液、2)OH (Cu g 5的加入没有生成气体，质量没有损失，而开始加入的质量又不相等，所以天平也不可能平衡，故先淘汰B 、C 两个选项。对于选项A ，在天平两端分别加入Al g 18Mg g 18、，天平是否平衡取决于金属是否足量。

解：设200 g 18.25%盐酸消耗的镁的质量为x ，则

%

25.18g 2005.352x 24%

25.18g 200x 5

.35224H MgCl HCl 2Mg 22⨯⨯=⨯⨯↑

+=+ 求得x ＝12g

通过计算可知Mg g 18足量，同理可知18g Al 也是足量的。故A 正确。

对于选项D ，2)OH (Mg 和盐酸反应没有质量损耗，而3MgCO 与盐酸反应生成二氧化碳气体，天平是否平衡取决于左右两盘的净剩质量，即用3MgCO 的质量减去生成的二氧化碳的质量所得差值是否等于6.2g ，若相等则天平平衡，否则不平衡。

解：设生成2CO 的质量为y （根据化学方程式的质量比可知3MgCO 过量） y

%25.18g 20044

5.352CO O H MgCl HCl 2MgCO 2223⨯⨯↑

++=+ 解得g 2.2y =

净剩质量为g 2.6g 2.2g 4.8=-，所以答案D 也正确。

总之，初中化学中解天平题应首先分清是上述的哪种情况，然后再抓住每种情况天平平衡的条件进行分析，相信你会很轻松地解决问题。