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题目

9.甲瓶装纯盐酸20千克,乙瓶装水60千克,分别从两瓶中各取出等量溶液x千克倒入对方瓶中,然后再从两瓶中各取出x千克倒入对方瓶中,则甲乙两瓶浓度相等。(1)x=15(2)x=12A.条件(1)充分,但条件(2)不充分B.条件(2)充分,但条件(1)不充分C.条件(1)、(2)单独都不充分,但联合起来充分D.条件(1)充分,条件(2)也充分E.条件(1)、(2)单独都不充分,联合起来也不充分

9.甲瓶装纯盐酸20千克,乙瓶装水60千克,分别从两瓶中各取出等量溶液x千克倒入对方瓶中,然后再从两瓶中各取出x千克倒入对方瓶中,则甲乙两瓶浓度相等。 (1)x=15 (2)x=12 A.条件(1)充分,但条件(2)不充分 B.条件(2)充分,但条件(1)不充分 C.条件(1)、(2)单独都不充分,但联合起来充分 D.条件(1)充分,条件(2)也充分 E.条件(1)、(2)单独都不充分,联合起来也不充分

题目解答

答案

为了解决这个问题,我们需要分析每次从两瓶中倒出溶液后甲瓶和乙瓶的浓度变化。让我们一步步来分析。

初始条件

  • 甲瓶:20千克纯盐酸
  • 乙瓶:60千克水

第一次倒出

从两瓶中各取出 $x$ 千克溶液倒入对方瓶中。

  1. 甲瓶:

    • 倒出 $x$ 千克纯盐酸,剩下 $20 - x$ 千克纯盐酸。
    • 倒入 $x$ 千克水,总质量变为 $20$ 千克,其中盐酸质量为 $20 - x$ 千克。
    • 甲瓶的浓度为 $\frac{20 - x}{20}$。
  2. 乙瓶:

    • 倒出 $x$ 千克水,剩下 $60 - x$ 千克水。
    • 倒入 $x$ 千克纯盐酸,总质量变为 $60$ 千克,其中盐酸质量为 $x$ 千克。
    • 乙瓶的浓度为 $\frac{x}{60}$。

第二次倒出

从两瓶中各取出 $x$ 千克溶液倒入对方瓶中。

  1. 甲瓶:

    • 倒出 $x$ 千克溶液,其中盐酸质量为 $x \cdot \frac{20 - x}{20} = \frac{x(20 - x)}{20}$ 千克,剩下盐酸质量为 $(20 - x) - \frac{x(20 - x)}{20} = \frac{(20 - x)^2}{20}$ 千克。
    • 倒入 $x$ 千克溶液,其中盐酸质量为 $x \cdot \frac{x}{60} = \frac{x^2}{60}$ 千克,总盐酸质量变为 $\frac{(20 - x)^2}{20} + \frac{x^2}{60}$ 千克。
    • 甲瓶的浓度为 $\frac{\frac{(20 - x)^2}{20} + \frac{x^2}{60}}{20} = \frac{(20 - x)^2}{400} + \frac{x^2}{1200}$。
  2. 乙瓶:

    • 倒出 $x$ 千克溶液,其中盐酸质量为 $x \cdot \frac{x}{60} = \frac{x^2}{60}$ 千克,剩下盐酸质量为 $x - \frac{x^2}{60} = \frac{x(60 - x)}{60}$ 千克。
    • 倒入 $x$ 千克溶液,其中盐酸质量为 $x \cdot \frac{20 - x}{20} = \frac{x(20 - x)}{20}$ 千克,总盐酸质量变为 $\frac{x(60 - x)}{60} + \frac{x(20 - x)}{20}$ 千克。
    • 乙瓶的浓度为 $\frac{\frac{x(60 - x)}{60} + \frac{x(20 - x)}{20}}{60} = \frac{x(60 - x)}{3600} + \frac{x(20 - x)}{1200}$。

使浓度相等

我们需要使甲瓶和乙瓶的浓度相等:
$\frac{(20 - x)^2}{400} + \frac{x^2}{1200} = \frac{x(60 - x)}{3600} + \frac{x(20 - x)}{1200}$

为了简化,将两边乘以3600:
$9(20 - x)^2 + 3x^2 = x(60 - x) + 3x(20 - x)$
$9(400 - 40x + x^2) + 3x^2 = 60x - x^2 + 60x - 3x^2$
$3600 - 360x + 9x^2 + 3x^2 = 120x - 4x^2$
$3600 - 360x + 12x^2 = 120x - 4x^2$
$16x^2 - 480x + 3600 = 0$
$x^2 - 30x + 225 = 0$
$(x - 15)^2 = 0$
$x = 15$

因此,只有条件(1) $x = 15$ 是充分的,条件(2) $x = 12$ 不充分。

答案是 $\boxed{A}$。

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