Question

在保持平衡的天平的左右兩盤中各放一只大小和質量均相同的燒杯，兩燒杯中都盛有1mol/L的稀硫酸100mL，然后分別向兩燒杯中加入一定質量的金屬，充分反應后天平仍保持平衡，則金屬的質量分別是（　　）

A．4.6gNa，4.8gMg

B．5gNa，5gAl

C．2.3gNa，2.4gMg

D．1.8gAl，2.4gMg

Answer 1

分析：向兩燒杯中分別加不同質量的兩種金屬，充分反應后，天平仍保持平衡，說明加入金屬的質量與生成氫氣的質量差相等，即加入金屬反應后燒杯內物質質量增加值相等．由于金屬和硫酸的量都知道，可分別寫出反應的化學方程式或關系式，需先判斷誰過量，按不足量利用差量法計算．

解答：解：硫酸溶液中氫離子物質的量為：n（H⁺）=1mol/L×0.1L×2=0.2mol，這些氫離子完全反應消耗金屬鈉、鋁和鎂的質量分別為：
2Na～2HCl
46g    2mol
m（Na） 0.2mol
m（Na）=46g×0.2mol/2mol=4.6g，
2Al～6HCl
54g   6mol
m（Al） 0.2mol
m（Al）=54g×0.2mol/6mol=1.8g，
Mg～2HCl
24g   2mol
m（Mg） 0.2mol
m（Mg）=24g×0.2mol/2mol=2.4g，
A、由以上計算可知，鈉完全反應，鎂過量，按不足量計算差量：
2Na～H₂ △m       
4.6g  0.2g     4.4g
 Mg～H₂ △m   
4.8g 0.2g     4.6g
故A錯誤；
B、由以上計算可知，鈉、鋁過量，按不足量計算差量：
2Na～H₂ △m       
5g  0.2g       4.8g
2Al～3H₂ △m  
5g   0.2g     4.8g
同時要注意，過量的鈉會與水反應產生氫氣，故鈉的△m小于4.8g，故B錯誤；
C、由以上計算可知，鈉、鎂完全反應，按不足量計算差量：
2Na～H₂ △m       
2.3g 0.1g    2.2g
 Mg～H₂ △m   
2.4g  0.2g    2.2g
故C正確；
D、由以上計算可知，鋁、鎂與酸恰好完全反應：
2Al～3H₂ △m  
1.8g  0.2g   1.6g
Mg～H₂ △m   
2.4g 0.2g    2.2g
故D錯誤．
故選C．

點評：有關涉及托盤天平平衡的計算題，是高考常考題例．要正確書寫出相應的方程式，先判斷誰過量，按不足量根據差量法進行相關計算．做題時要注意：活潑金屬能與水反應的，還因考慮金屬與水的反應．