Question

15．如圖，在一根長(zhǎng)100厘米，粗細(xì)均勻的木棒左端掛有50克砝碼，放砝碼的托盤(pán)質(zhì)量不計(jì)．右端掛有內(nèi)盛40g稀硫酸的小桶（小桶質(zhì)量為10g），以A點(diǎn)為支點(diǎn)時(shí)，木棒平衡．向小桶內(nèi)加入一定質(zhì)量的碳酸鈉固體，恰好完全反應(yīng)后，木棒失衡．如果將支點(diǎn)移動(dòng)1.5cm，木棒再次平衡．
（1）移動(dòng)支點(diǎn)后，支點(diǎn)A距離a點(diǎn)的距離是48.5cm；
（2）加入碳酸鈉的質(zhì)量是多少克？
（3）原硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)硫酸與小桶的質(zhì)量是50g，再加入碳酸鈉后，要使平衡，可知支點(diǎn)應(yīng)該向b處移動(dòng)1.5cm，由此計(jì)算．
（2）根據(jù)杠桿平衡的公式F₁L₁=F₂L₂，代入數(shù)據(jù)計(jì)算．
（3）由碳酸鈉的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式求出稀硫酸中溶質(zhì)質(zhì)量，再求出溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）碳酸鈉與稀硫酸反應(yīng)能夠放出氣體，要使平衡，可知支點(diǎn)應(yīng)該向a處移動(dòng)1.5cm，移動(dòng)支點(diǎn)后，支點(diǎn)A距離a點(diǎn)的距離是50cm-1.5cm=48.5cm；
（2）稀硫酸與碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
設(shè)加入碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑  溶液增重
106                     44    106-44=62
 x                               $\frac{62x}{106}$
根據(jù)公式F₁L₁=F₂L₂，得50g×（50cm+1.5cm）=（50g+$\frac{62}{106}$x）×（50cm-1.5cm），解得x≈5.1g，
答：加入碳酸鈉的質(zhì)量是5.1g；
（3）設(shè)原硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量為y，
      Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
       106    98
       5.28g   y
     $\frac{106}{5.1g}$=$\frac{98}{y}$
      y≈4.7g
原硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.7g}{50g}$×100%=11.75%
故答案為：（1）48.5cm；
（2）加入碳酸鈉的質(zhì)量是5.1g；
（3）原硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.75%．

點(diǎn)評(píng) 物理與化學(xué)相聯(lián)系的題目，有一定難度．此題考查的是天平問(wèn)題，解題的關(guān)鍵是找出天平兩端質(zhì)量的增加值相等這一關(guān)系，是利用化學(xué)方程式計(jì)算的綜合訓(xùn)練題．