Question

请教一道初三化学奥赛题

在已调好零点的天平两边的托盘里各放一只质量相同的烧杯,烧杯中分别盛有等质量,同浓度的稀盐酸.向左烧杯中加入m克铝,向右烧杯加入m克镁,当反应停止后:
1)若天平仍保持静止,则反应物中一定没有剩余的是___,反应物中一定有剩余的是___,反应物中可能有剩余的是___
2)若天平两端失去平衡,则天平指针一定偏向盛放物质___的一边
请作解释
谢谢

Answer 1

（1）根据方程式与题意，金属过量，HCl不足。HCl一定用完。根据方程式，两金属中，Mg先用完，Al最后用完。（Al，18～36.5而 Mg，24～36.5）反应物中一定有剩余的是Al，反应物中可能有剩余的是Mg。
（2）若盐酸过量，则天平不平衡。则按照方程式，反应相同质量金属,Al生成H2质量多，所以Al减少的质量（H2)多,所以，偏向Mg。
我是按初三方法给的。

Answer 2

导致天平两边质量变化的因素只有两个，第一就是加入金属所增加质量，第二，就是反应生成的氢气所减去的质量。
题目就是左边的（原溶液重量＋M克金属－生成的氢气）和右边的（原溶液重量＋M克金属－生成的氢气）来比较。
由于原溶液质量和加入的金属质量相同，所以决定天平平衡的，就是放出氢气的多少。放出氢气多的一边就轻，反之，就重。

镁的分子量是24，是正二价，1mol镁加入烯盐酸，置换出2mol氢离子，放出1mol氢气，氢气离开溶液，所以氢气的质量减少了。
Mg＋2HCl＝MgCl2＋H2
所以，镁生成1mol氢气，需要24克铝
而如果镁完全反应，每加入24克镁，溶液的质量增加24－2＝22克。M×22/24

铝的分子量是27，正三价，1mol铝加入烯盐酸，置换出3mol氢离子，放出1.5mol氢气。
2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2
所以，每生成1mol氢气，只需要18克的铝
如果铝完全反应，每加入27克铝，溶液的质量增加27－3＝24克。溶液的质量就增加M×24/27

因为生成同样的氢气，反应消耗的铝要比镁少得多，所以，同样质量的铝能和更多的盐酸反应：
第一：两边的盐酸都过量，镁和铝都消耗完，这样铝一边放出的氢气多。
第二：镁的一边，盐酸能够把镁全部反应完，盐酸还有剩余，而铝的一边盐酸反应完，铝还有剩余。
第三：两边都是盐酸都不足，全部反应掉。

下面开始回答问题：
因为加入的金属的质量是一样的（都是M克），所以哪边反应生成的氢气多，哪边就轻，哪边反应生成的氢气少，哪边就重。要天平两边平衡，就必须两边的氢气量一样，那么只有第三种情况两边的氢气放出的氢气才一样（因为溶液质量和浓度都一样，所以溶液原本含的氢离子是一样的），再这种情况下，镁一边可能存在两种情况，第一是镁过量，另一种是镁和盐酸完全反应，两者都没有剩余，而铝，因为反应同样量的盐酸，所需的铝的质量要比镁小。所以如果镁有剩余，哪同质量的铝会有剩余，如果镁刚好完全反应，同质量的铝还是能有剩余。所以，无论如何铝都会有剩余。

所以有：
1)若天平仍保持静止,则反应物中一定没有剩余的是_烯盐酸__，反应物中一定有剩余的是__铝_,反应物中可能有剩余的是__镁_

如果天平倾斜，那么就是有一边放出的氢气，上面已经比较了，同样质量的铝和镁，铝反应生成的氢气肯定比镁多。
所以，
2)若天平两端失去平衡,则天平指针一定偏向盛放物质_镁__的一边

Answer 3

答案：

先分别计算驴和镁的物质的量

铝：m/27 mol；镁：m/24 mol，
考虑到氢气的生成，1mol铝可以生成1.5mol氢气，1mol镁可以生成1mol氢气，那么，假如铝和镁完全反应了，则生成的氢气量分别为：
铝：（m/27）*1.5=m/18 mol
镁：（m/24）*1=m/24 mol

明显，金属完全反应后，通过镁反应生成的氢气要少于通过铝反应的
分析如下：
三种情况：
A、相对于金属来说，盐酸过量。两边放出的氢气量必不相同。那么天平将偏向放出氢气少的一边（金属镁）
B、相对于镁过量，相对于铝不过量。同样，也是偏向镁这一边
C、相对于两种金属都不过量或恰好能和镁完全反应，那么两边放出的氢气质量是一样的，则天平将平衡。

所以答案如下：

1、HCl，Al，Mg

2、Mg