Question

在天平的两个托盘上分别放两个盛有相同浓度、相同体积的稀硫酸的烧杯，调节天平平衡，然后向两烧杯中分别加入相同质量（wg）的锌和铁，原来平衡的天平有何变化？为什么？

Answer 1

【答案】分析：本题可利用烧杯中反应前后的质量差来判断天平是否平衡，则需要根据金属与酸反应的化学方程式来计算生成的气体的质量，然后用反应前的质量和-气体的质量═反应后烧杯中的质量，若二者相等，则平衡．
解答：解：因相同浓度、相同体积的稀硫酸，则质量相等，相同质量（wg）的锌和铁，则反应可能存在三种情况：
（1）若酸不足，金属足量，则由M+H₂SO₄═MSO₄+H₂↑，酸完全反应，产生等量的气体，则由酸的质量+金属质量-气体的质量═反应后烧杯中的质量，两个反应的质量差相等，天平平衡．
（2）若酸足量，金属均不足，则设锌与酸反应生成的气体为X克，铁与酸反应生成的气体为Y克，
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，
65              2    56             2
wg              X    wg             Y
，
解得X═，Y═，
显然铁与酸产生的气体多，由酸的质量+金属质量-气体的质量═反应后烧杯中的质量，
与铁反应的烧杯一端质量小，天平不平衡，有金属锌的烧杯一端下沉．
（3）铁完全反应而锌剩余时，则设锌与酸反应生成的气体为X克，铁与酸反应生成的气体为Y克，
Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑，Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，
98          2         56              2
M           X         wg              Y
，
解得X═，Y═，
由酸的质量+金属质量-气体的质量═反应后烧杯中的质量，
则有锌的烧杯中反应后的质量═M+w-g，
则有铁的烧杯中反应后的质量═M+w-g，
则天平是否平衡与M和w的大小有关，若═时天平平衡，＞时有铁的一端下沉，＜时有锌的一端下沉．
答：（1）若酸足量，金属均不足，天平平衡；
（2）若酸足量，金属均不足，有金属锌的烧杯一端下沉；
（3）铁完全反应而锌剩余时，若═时天平平衡，＞时有铁的一端下沉，＜时有锌的一端下沉．
点评：本题很难，学生对于该问题的分析可能不全面，应注意在习题中条件不是很明确的前提下，要分情况来讨论．