在天平两边的托盘里各放一只烧杯,调节天平平衡,向烧杯中分别注入等质量的同中稀硫酸,

题目

在天平两边的托盘里各放一只烧杯,调节天平平衡,向烧杯中分别注入等质量的同中稀硫酸,
向右盘的烧杯中放入一定质量的铁,同时向左盘的烧杯中放入与铁质量相等的铝,待充分反应后,不可能出现的现象是天平指针指向铝一方,为什么
请充分分析各种可能出现的情况?

答案

可能出现的第一种情况：
金属过量,酸完全反应,
设每个烧杯中含硫酸的质量为m,分别生成氢气的质量为X、Y
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
56 98 2
m X
X=m/49
2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑
54 294 6
m Y
Y=m/49
可能出现的现象：天平指针开始指向铁,后来指向中间.因为铝比铁活泼,反应速率快,所以开始偏向铁,但完全反应后放出氢气的质量相等,所以指向中间.
可能出现的第二种情况：
酸过量,金属完全反应,
设铁、铝的质量都为m,分别生成氢气的质量为X、Y
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
56 98 2
m X
X=m/28
2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑
54 294 6
m Y
Y=m/9>m/28
可能出现的现象：天平指针始终指向铁.因为铝比铁活泼,反应速率快,完全反应后铝放出氢气多.
可能出现的第三种情况：
铝过量、铁不足,
设铁、铝的质量都为55g,硫酸的质量都为98克,分别生成氢气的质量为X、Y,铁使硫酸反应的质量为X1、硫酸使铝反应的质量为Y1
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
56 98 2
54g X1 X
X1=94.5g>98g
X=1.93g
2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑
54 294 6
Y1 98 Y
Y1=54g1.93g
可能出现的现象：天平指针始终指向铁.因为铝比铁活泼,反应速率快,完全反应后铝放出氢气多.