Question

在保持平衡的天平的左右两盘中各放一只大小和质量均相同的烧杯，两烧杯中都盛有1mol/L的稀硫酸100mL，然后分别向两烧杯中加入一定质量的金属，充分反应后天平仍保持平衡，则金属的质量分别是（ ）
A．4.6gNa，4.8gMg
B．5gNa，5gAl
C．2.3gNa，2.4gMg
D．1.8gAl，2.4gMg

Answer 1

【答案】分析：向两烧杯中分别加不同质量的两种金属，充分反应后，天平仍保持平衡，说明加入金属的质量与生成氢气的质量差相等，即加入金属反应后烧杯内物质质量增加值相等．由于金属和硫酸的量都知道，可分别写出反应的化学方程式或关系式，需先判断谁过量，按不足量利用差量法计算．
解答：解：硫酸溶液中氢离子物质的量为：n（H⁺）=1mol/L×0.1L×2=0.2mol，这些氢离子完全反应消耗金属钠、铝和镁的质量分别为：
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、由以上计算可知，钠完全反应，镁过量，按不足量计算差量：
2Na～H₂ △m       
4.6g  0.2g     4.4g
 Mg～H₂ △m   
4.8g 0.2g     4.6g
故A错误；
B、由以上计算可知，钠、铝过量，按不足量计算差量：
2Na～H₂ △m       
5g  0.2g       4.8g
2Al～3H₂ △m  
5g   0.2g     4.8g
同时要注意，过量的钠会与水反应产生氢气，故钠的△m小于4.8g，故B错误；
C、由以上计算可知，钠、镁完全反应，按不足量计算差量：
2Na～H₂ △m       
2.3g 0.1g    2.2g
 Mg～H₂ △m   
2.4g  0.2g    2.2g
故C正确；
D、由以上计算可知，铝、镁与酸恰好完全反应：
2Al～3H₂ △m  
1.8g  0.2g   1.6g
Mg～H₂ △m   
2.4g 0.2g    2.2g
故D错误．
故选C．
点评：有关涉及托盘天平平衡的计算题，是高考常考题例．要正确书写出相应的方程式，先判断谁过量，按不足量根据差量法进行相关计算．做题时要注意：活泼金属能与水反应的，还因考虑金属与水的反应．