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天平平衡问题是基础知识的特殊考查方式,按一般思路需要讨论,较抽象、复杂,有较大难度。通过平时的教学、总结,笔者感觉运用图像可以将此类问题简化,易于学生理解。
运用图像解题时,首先依题意找出两个变量作为坐标,然后根据实际反应过程找出特殊点,最后由题意将点延伸成线,再对图像进行分析。
一、天平平衡问题
例:在天平左右两托盘上各放一只规格和质量完全相同的烧杯,调好平衡,向烧杯中分别注入100ml 1mol/L稀H2SO4,然后向一烧杯中加一定量的某金属单质粉末,向另一烧杯中加一定量的另一种金属粉末,充分反应后,天平仍平衡,则分别加入的两种金属粉末可能是下列的(D)
A.2.4g镁粉,1.8g锌粉 B.0.2mol铝粉,0.2mol锌粉
C.5g铝粉,5g锌粉 D.2.4g铝粉,2.4g镁粉
思路:由题意n(H+)=0.2mol,选项中涉及铝、镁、锌三种金属,与0.2molH+恰好反应,需m(Al)=1.8g,放H2:n(H2)=0.1mol。
若加入m(Al)>1.8g,铝粉过量,n(H2)=0.1mol保持不变。
若加入m(Al)<1.8g,铝粉不足,n(H2)由铝粉量决定。
同理与0.2molH+恰好反应时,m(Mg)=2.4g,m(Zn)=6.5g。
设加入金属的质量m(g)为横坐标,纵坐标为n(H2):
■
由图像,当m(Al)=m(Mg)=2.4g时,两者若放出H2相同,故天平仍平衡。
二、类似天平平衡问题
例1:甲乙两烧杯中各盛有100ml 3mol/L的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积为甲∶乙=1∶2则加入铝粉质量(A)
A.5.4g B.3.6g C.2.7g D.1.8g
思路:由题意得
2Al + 6HCl=2AlCl3+3H2↑
2.7g 0.3mol 0.15mol
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
8.1g 0.3mol 0.45mol
设加入铝的质量m(g)为横坐标,n(H2)为纵坐标:
■
图像分析:
(1)m≤2.7g时,n(H2)相同;
(2)m≥8.1g时,甲:乙=1:3;
(3)2.7 例2:常温下取金属钠、铝、铁各m克,加入1mol/L的硫酸Vml中,要使铝铁反应放出等质量的氢气,且比钠放出的H2少,V与m的关系是(A)
A.V≤(125/7)m B.V≤(1/6)m
C.V<(1/56)m D.V≥(500/9)m
思路:n(H+)=2×10-3Vmol,由题意,当酸中H+恰好反应时,
m(Na)=4.6×10-2Vg(酸反应完后,若钠有剩余,还与水反应放出H2);
m(Fe)=5.6×10-2Vg;
m(Al)=1.8×10-2Vg.
设金属质量m(g)为横坐标,n(H2)为纵坐标:
■
题意为铝铁加入质量相同,放出n(H2)相同,且比钠放出H2少,只能m≥5.6×10-2V,此式经整改,得V≤(125/7)m.
运用图像解有关天平平衡问题,使过程变得清晰,便于学生分析理解,整个过程的关键之处在于切实根据题意和涉及到的化学反应,找出相应变量,画出图像。最后对图像进行分析便水到渠成了。
运用图像解题时,首先依题意找出两个变量作为坐标,然后根据实际反应过程找出特殊点,最后由题意将点延伸成线,再对图像进行分析。
一、天平平衡问题
例:在天平左右两托盘上各放一只规格和质量完全相同的烧杯,调好平衡,向烧杯中分别注入100ml 1mol/L稀H2SO4,然后向一烧杯中加一定量的某金属单质粉末,向另一烧杯中加一定量的另一种金属粉末,充分反应后,天平仍平衡,则分别加入的两种金属粉末可能是下列的(D)
A.2.4g镁粉,1.8g锌粉 B.0.2mol铝粉,0.2mol锌粉
C.5g铝粉,5g锌粉 D.2.4g铝粉,2.4g镁粉
思路:由题意n(H+)=0.2mol,选项中涉及铝、镁、锌三种金属,与0.2molH+恰好反应,需m(Al)=1.8g,放H2:n(H2)=0.1mol。
若加入m(Al)>1.8g,铝粉过量,n(H2)=0.1mol保持不变。
若加入m(Al)<1.8g,铝粉不足,n(H2)由铝粉量决定。
同理与0.2molH+恰好反应时,m(Mg)=2.4g,m(Zn)=6.5g。
设加入金属的质量m(g)为横坐标,纵坐标为n(H2):
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由图像,当m(Al)=m(Mg)=2.4g时,两者若放出H2相同,故天平仍平衡。
二、类似天平平衡问题
例1:甲乙两烧杯中各盛有100ml 3mol/L的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积为甲∶乙=1∶2则加入铝粉质量(A)
A.5.4g B.3.6g C.2.7g D.1.8g
思路:由题意得
2Al + 6HCl=2AlCl3+3H2↑
2.7g 0.3mol 0.15mol
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
8.1g 0.3mol 0.45mol
设加入铝的质量m(g)为横坐标,n(H2)为纵坐标:
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图像分析:
(1)m≤2.7g时,n(H2)相同;
(2)m≥8.1g时,甲:乙=1:3;
(3)2.7
A.V≤(125/7)m B.V≤(1/6)m
C.V<(1/56)m D.V≥(500/9)m
思路:n(H+)=2×10-3Vmol,由题意,当酸中H+恰好反应时,
m(Na)=4.6×10-2Vg(酸反应完后,若钠有剩余,还与水反应放出H2);
m(Fe)=5.6×10-2Vg;
m(Al)=1.8×10-2Vg.
设金属质量m(g)为横坐标,n(H2)为纵坐标:
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题意为铝铁加入质量相同,放出n(H2)相同,且比钠放出H2少,只能m≥5.6×10-2V,此式经整改,得V≤(125/7)m.
运用图像解有关天平平衡问题,使过程变得清晰,便于学生分析理解,整个过程的关键之处在于切实根据题意和涉及到的化学反应,找出相应变量,画出图像。最后对图像进行分析便水到渠成了。