Question

托盤天平左右托盤的燒杯（燒杯質量約為20克）中，放入H₂SO₄質量分數為20%的稀硫酸50克，在左側的燒杯中放入金屬鋁和右側的燒杯放入金屬鋅質量相同（已知天平托盤的最大承重量為100克）試求：
①寫出鋁和稀硫酸反應的化學方程式

2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑

②當鋁和鋅的質量為

6.63

克以下時，天平向右側傾斜；
③當鋁和鋅在

6.63克至30

克之間時，天平仍保持平衡．

Answer 1

分析：①根據化學方程式的書寫方法考慮；②天平向右側傾斜說明左邊的鋁與酸反應產生的氫氣多；③天平仍保持平衡說明產生氫氣質量相等，即鋁和鋅都把硫酸反應完了考慮．

解答：解：①鋁和稀硫酸反應的反應物是鋁和硫酸，生成物是硫酸鋁和氫氣，用觀察法配平，氫氣后面標上上升符號，所以方程式是：2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
②天平向右側傾斜說明左邊的鋁與酸反應產生的氫氣多，如果硫酸是足量的，等質量的鋁和鋅與足量酸反應時，鋁產生的氫氣多，設與50g質量分數為20%的稀硫酸恰好完全反應，需要鋁的質量為X，需要鋅的質量為y則：
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
54    294
x     10g
根據

54

294

=

x

10g

解得x=1.84g；
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑
65  98
y   10g
根據：

65

98

=

y

10g

解得y=6.63g．
在左側的燒杯中放入金屬鋁和右側的燒杯放入金屬鋅質量相同，如果質量在6.63g以下，鋅不能把硫酸反應完，鋁有可能把硫酸反應完，即鋁產生的氫氣多，所以天平向右側傾斜；
③當質量在6.63g或大于6.63g，鋅和鋁都能把硫酸反應完，產生的氫氣相等，天平平衡，已知天平托盤的最大承重量為100克，硫酸是50g，燒杯是20g，所以金屬質量最多是30g．
故答案為：①2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；②6.63；③6.63克至30．

點評：解答本題關鍵是要知道等質量的鋁和鋅與足量的硫酸反應時，鋁產生的氫氣比鋅多，如果與等質量等質量分數的硫酸反應時，鋁、鋅都把硫酸反應反應完了時，產生氫氣質量相同．