Question

8．如图，在一根长100cm，粗细均匀的木棒左端挂有50g砝码，右端挂有内盛40g稀硫酸的小桶（小桶质量为10g），以A点为支点时，木棒平衡．向小桶内加入一定质量的碳酸钠固体，恰好完全反应后，木棒失衡．如果将支点移动1.5cm，木棒再次平衡．求：
（1）移动支点后，支点A距离a点的距离是多少cm；
（2）加入碳酸钠的质量是多少？
（3）原硫酸溶液中溶质的质量分数是多少？

Answer 1

分析 （1）根据硫酸与小桶的质量是50g，再加入碳酸钠后，要使平衡，可知支点应该向b处移动1.5cm，由此计算．
（2）根据杠杆平衡的公式F₁L₁=F₂L₂，代入数据计算．
（3）由碳酸钠的质量结合化学方程式求出稀硫酸中溶质质量，再求出溶质质量分数．

解答 解：（1）碳酸钠与稀硫酸反应能够放出气体，要使平衡，可知支点应该向a处移动1.5cm，移动支点后，支点A距离a点的距离是50cm+1.7cm=51.5cm．
故答案为：51.5cm；
（2）稀硫酸与碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
设加入碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑  溶液增重
106                     44                        106-44=62
x                                                        $\frac{62}{106}$x
根据公式F₁L₁=F₂L₂，得50g×（50cm+1.5cm）=（50g+$\frac{62}{106}$x）×（50cm-1.5cm），解得x≈5.28g，
答：加入碳酸钠的质量是5.28g；
（3）设原硫酸溶液中溶质的质量为y，
      Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
       106    98
       5.28g   y
$\frac{106}{5.28g}=\frac{98}{y}$
          y≈4.9g
原硫酸溶液中溶质的质量分数为$\frac{4.9g}{50g}$×100%=12.25%
答：原硫酸溶液中溶质的质量分数为12.75%．
答案：
（1）51.5cm；
（2）加入碳酸钠的质量是5.28g；
（3）原硫酸溶液中溶质的质量分数为12.25%．

点评 物理与化学相联系的题目，有一定难度．此题考查的是天平问题，解题的关键是找出天平两端质量的增加值相等这一关系，是利用化学方程式计算的综合训练题．