改变压强对化学反应平衡的影响化学反应对天平平衡的影响

时间：2019-01-26 03:28:17　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　　　关于化学反应影响天平平衡结果的习题类型很多，这类习题的实质就是分析在天平左右两盘上进行的化学反应中增加的质量是否相等。当反应中有气体生成时问题就变得复杂。下面我们就反应中有气体生成的问题介绍一种分析方法。
　　
　　一、“等量”加“等量” 问题的分析
　　
　　这一般是指天平左右两盘放有两杯同质量、等质量分数的酸溶液，天平平衡，再往两边烧杯中加入质量相等的不同物质，所加物质与溶液发生化学反应，反应中有气体生成。这种情况会导致两种结果：天平平衡被破坏或天平仍保持平衡。
　　
　　 1.天平平衡被破坏的条件
　　在反应中产生了气体，而且左右两盘产生的气体质量不相同(包括一边生成气体，另一边无气体生成)。生成气体少的一边烧杯中物质质量变大，生成气体多的一边烧杯中物质质量变小。
　　现在我们以最常见的酸溶液与活泼金属反应为例，分析什么情况下生成的气体质量不相等。
　　例1 天平两边盛有同质量、等质量分数的两杯足量的稀硫酸，在其中分别加入等质量的金属锌和镁，反应后天平哪边向下倾斜？
　　解析：写出两个反应方程式，比较。
　　
　　
　　因为生成相同质量氢气时消耗的金属质量不同，所以质量相同的两种不同金属完全反应后，生成的氢气质量一定不同。因为生成相同氢气时消耗的镁比锌少，所以当镁和锌质量相同并完全反应后，镁一边生成的氢气质量多，锌一边生成的氢气质量少，天平加锌的一边向下倾斜。
　　再进一步探讨，什么情况时能保证两种金属全部反应完？不难分析出：与金属反应的酸溶液必须是足量。
　　例2 在托盘天平左右两端放有同质量、等质量分数的两杯足量的稀盐酸，天平平衡。按下列所述进行操作且反应完全后，天平平衡均被破坏，能使右盘下沉的是( )。
　　 A. 左右两盘分别放入等质量的锌与铁
　　 B. 左右两盘分别放入等质量的镁与铝
　　 C.左右两盘分别放入等质量的碳酸钠和碳酸钙
　　 D. 左右两盘分别放入等质量的碳酸镁和碳酸钠
　　解析：四个选项所加物质与盐酸反应均有气体生成，并因为盐酸足量，生成气体由所加入物质质量决定，写出各组化学方程式,进行质量比分析，只有选项 D左盘生成的二氧化碳多于右盘。故答案为 D。
　　
　　 2.天平仍保持平衡的条件
　　在反应中天平两边均有气体生成，且生成的气体质量相等，反应后天平仍能恢复平衡。
　　现在我们仍以最常见的酸与活泼金属反应为例，分析生成气体质量相等的情况。还是看前面的例1（天平两边盛有同质量、等质量分数的两杯稀硫酸，在其中分别加入等质量的金属锌和镁），我们会发现生成氢气相等时，两种金属消耗的硫酸质量相同，也就是说，天平两边的同质量、等质量分数的同种酸全部消耗完，生成的氢气质量才相同。
　　那么在什么情况时能保证天平两边反应中的酸都消耗完？这必须要求参加反应的金属足量，其中包括所加入的两种金属均有剩余或一种金属有剩余而另一种金属恰好完全反应。那么，有剩余的金属一定是与同质量硫酸反应消耗的少的那种金属，即上述例题中的金属镁。
　　例3 天平两边放置同质量、等质量分数的稀硫酸各一杯，天平平衡。现往两烧杯中分别加入等质量的锌和铁，反应后天平仍保持平衡，则可能是（）。
　　 A.铁过量，锌恰好与酸完全反应
　　 B.锌过量，铁恰好与酸完全反应
　　 C.两种金属不足量，两杯酸均有剩余
　　 D.两种金属均过量，两杯酸都消耗完
　　解析：该问题中两边的反应生成的氢气一定要相等，否则天平不可能仍保持平衡。而生成氢气相等的条件是两边金属均足量。即两边的金属均有剩余或消耗多的金属恰好完全反应而另一金属有剩余。经分析，选项 B是一定不可能出现的情况，选项 C的情况天平不可能平衡。故答案为A、 D。
　　现在将这种“等量”加“等量”的情况总结如下: 设天平左右两盘放有两烧杯同质量、等质量分数的稀硫酸，天平平衡。向烧杯中加入质量相等的两种不同的活泼金属时,有以下几种情况:
　　
　　二、“等量”加“不等量”问题的分析
　　
　　这一般是指天平左右两盘各放有一烧杯同质量、等质量分数的足量酸溶液，天平平衡，再往烧杯中加入质量不相等的不同物质，所加物质与溶液发生化学反应，有气体生成。这类问题我们一般只研究天平仍保持平衡的情况与条件。
　　 “等量” 加“不等量”后，天平仍保持平衡，要求至少一边中有生成气体的反应发生，而左盘加入物质的质量与生成气体的质量之差与右盘加入物质的质量与生成气体的质量之差是相等的，即左右两盘反应后的实际质量增加量相同，则天平平衡不会被破坏。
　　例如, 如果在原放有足量稀硫酸的平衡天平的左盘烧杯中放入24g镁，可生成2g氢气，即左盘中实际质量增加22g，若仍要求天平平衡，则右盘烧杯可放入铜22g（生成气体0g）。
　　例4 在天平两边各放一只盛有同质量、等质量分数的足量盐酸的烧杯，使天平平衡。然后在左边的烧杯中放3.6克铝粉, 为使天平平衡,向右边的烧杯中加入镁粉的质量应该是（）。
　　 A. 3.2克 B. 3.3克 C. 3.4克 D. 3.5克
　　解析：用差量法计算。
　　设左盘实际增加的质量为X
　　
　　设能使右盘质量增加3.2克的镁质量为ｙ。
　　
　　此时，天平左右两盘都增加3.2克，天平仍能保持平衡。故答案为D。
　　现将这种“等量”加“不等量”的情况总结如下: 如果天平左右两盘放有同质量、等质量分数的足量酸溶液，天平平衡，向烧杯中加入质量不相等的不同物质，若左盘加入物质的质量与生成气体的质量之差与右盘加入物质的质量与生成气体的质量之差相等，即左右两盘反应后的实际质量增加相同，天平仍能保持平衡。
　　以上问题，我们多是从金属与酸溶液反应，而且都是与质量相同且溶质的质量分数也相同的同种酸反应来分析的。如果是酸溶液与其他物质的反应或不同种的酸溶液与金属或其他物质的反应，就需要同学们按具体情况认真分析了。
　　
　　 [练习题]
　　
　　 1.在托盘天平的两盘上分别放一个盛有同质量、等质量分数的盐酸的烧杯，调节天平至平衡,再分别在左右两盘加入等质量的铁片和锌片，反应完全后，天平可能出现的情况是（）。
　　 A.仍保持平衡 B.右盘下沉
　　 C.左盘下沉 D.无法判断
　　 2.有两个质量相同的烧杯，各盛有200克浓度为18.25%的稀盐酸，分别放入金属锌和铁，充分反应后，称量烧杯的质量仍相等，则加入两种金属的质量为( )。
　　 A. 均为30克 B. 均为28克
　　 C. 均为32.5克 D. 锌32.5克,铁28克
　　 3.在托盘天平两盘上各放一只烧杯，两烧杯中盛有同质量、等质量分数的过量稀盐酸，两边保持平衡。此时向左边烧杯中加入11.2克氧化钙，若要使两边再次保持平衡，需向右边烧杯中加入碳酸钙的克数为（）。
　　 A. 11.2克 B. 17.6克 C. 20克 D. 22.4克
　　 4.在天平左右两盘分别放有同质量、等质量分数的两杯足量的稀硫酸，天平调至平衡。现在左盘内放入32.5克锌粒,若想反应后天平保持平衡，右盘应放入铁粉克数为（）。
　　 A. 32.5克 B. 32.7克
　　 C. 28.5克 D. 无法计算
　　 5.天平两边放置同质量、等溶质质量分数的稀硫酸和稀盐酸各一杯，天平调至平衡，在左右两边的烧杯中分别加入Ｗ g镁，若天平平衡，下列分析正确的是（）。
　　 A.金属镁一定均完全反应
　　 B.金属镁可能均有剩余
　　 C.稀硫酸一定有剩余
　　 D.稀盐酸一定有剩余
　　（参考答案：1.AB 2.C 3.C 4.B 5.AD）
　　（作者简介：徐一丰，天津市第二十一中学高级教师，市教研室兼职教研员）

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