Question

11．如圖，在一根長100cm，粗細均勻的木棒左端掛有50g砝碼（托盤質量不計），右端掛有內盛40g稀硫酸的小桶（小桶質量為10g），以A點為支點時，木棒平衡．向小桶內加入一定質量的碳酸鈉固體，恰好完全反應后，木棒失衡．如果將支點移動1.5cm，木棒再次平衡．
（1）移動支點后，支點A距離a點的距離是51.5cm；
（2）寫出稀硫酸與碳酸鈉反應的化學化學方程式．
（3）加入碳酸鈉的質量是多少？
（4）原硫酸溶液中溶質的質量分數時多少？

Answer 1

分析 （1）根據硫酸與小桶的質量是50g，再加入碳酸鈉后，要使平衡，可知支點應該向b處移動1.5cm，由此計算．
（2）首先根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可．
（3）根據杠桿平衡的公式F₁L₁=F₂L₂，代入數據計算．
（4）由碳酸鈉的質量結合化學方程式求出稀硫酸中溶質質量，再求出溶質質量分數．

解答 解：（1）碳酸鈉與稀硫酸反應能夠放出氣體，要使平衡，可知支點應該向a處移動1.5cm，移動支點后，支點A距離a點的距離是50cm+1.5cm=51.5cm．
故答案為：51.5cm；
（2）稀硫酸與碳酸鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
故答案為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（3）設加入碳酸鈉的質量為x，生成二氧化碳的質量是$\frac{44}{106}x$，根據公式F₁L₁=F₂L₂，得50g×（50cm+1.5cm）=（50g+$\frac{62}{106}x$）×（50cm-1.5cm），解得x=5.28g，
答：加入碳酸鈉的質量是5.28g；
（4）設原硫酸溶液中溶質的質量為y，
      Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
       106    98
      5.28g   y
   $\frac{106}{98}=\frac{5.28g}{y}$，y≈4.9g
原硫酸溶液中溶質的質量分數為$\frac{4.9g}{40g}$×100%=12.25%
答：原硫酸溶液中溶質的質量分數為12.25%．

點評 物理與化學相聯系的題目，有一定難度．此題考查的是天平問題，解題的關鍵是找出天平兩端質量的增加值相等這一關系，是利用化學方程式計算的綜合訓練題．