Question

15．如图，在一根长100厘米，粗细均匀的木棒左端挂有50克砝码，放砝码的托盘质量不计．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．
（1）移动支点后，支点A距离a点的距离是48.5cm；
（2）加入碳酸钠的质量是多少克？
（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-1.5cm=48.5cm；
（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                               $\frac{62x}{106}$
根据公式F₁L₁=F₂L₂，得50g×（50cm+1.5cm）=（50g+$\frac{62}{106}$x）×（50cm-1.5cm），解得x≈5.1g，
答：加入碳酸钠的质量是5.1g；
（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
     $\frac{106}{5.1g}$=$\frac{98}{y}$
      y≈4.7g
原硫酸溶液中溶质的质量分数为$\frac{4.7g}{50g}$×100%=11.75%
故答案为：（1）48.5cm；
（2）加入碳酸钠的质量是5.1g；
（3）原硫酸溶液中溶质的质量分数为11.75%．

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．