第五单元 课题1 质量守恒定律（含解析）—2022-2023学年九年级化学上册最新命题导向假期培优

第五单元 化学方程式
课题1 质量守恒定律
一、单选题
1.在化学反应前后，肯定不会发生变化的是 ( )
①原子的数目 ②分子的数目 ③元素的种类 ④物质的质量总和 ⑤物质的种类 ⑥物质的体积
A.②④⑤ B.①③④ C.①③④⑥ D.①③⑥
2.小组同学通过红磷燃烧来验证质量守恒定律(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
A.红磷燃烧产生大量白烟
B.气球可平衡压强，使装置密闭
C.红磷燃烧结束，应冷却至室温再将锥形瓶放在天平上称量
D.反应前瓶内红磷和氧气的总质量一定等于生成五氧化二磷的质量
3.科学家最新发现，通过简单的化学反应，可以将树木纤维素转变成超级储能装置，如图是该反应的微观示意图。下列说法错误的是 ( )
A.参加反应的X、Y两物质的粒子个数比为3：4
B.反应中碳元素的化合价升高，氮元素的化合价降低
C.W物质中碳元素的质量分数为75%
D.化学反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变
4.工业甲醇是一种有毒液体，略有酒精的气味，误饮会使人中毒，当氧气不足时，甲醇(CH3OH)燃烧会生成CO2、CO和H2O，若12g甲醇燃烧生成CO2和CO的质量比为22：7，则参加反应的O2的质量为 ( )
A.8g B.16g C.18g D.32g
5.在密闭容器中放入X、Y、Z、W四种物质并使其发生反应。测得有关数据如下表。关于此反应的认识中正确的是 ( )
X Y Z W
反应前的质量/g 2 1 16 16
一段时间后的质量/g 17 m 6 11
A.m=2 B.该反应为分解反应
C.Y与Z的化学计量数之比是3：2 D.若该反应充分进行，反应后W仍有剩余
6.空气是宝贵的自然资源，如图所示是以空气等为原料合成化肥尿素CO(NH2)2的流程图。下列关于该实验的说法不正确的是 ( )
A.X是空气中含量最多的气体
B.将空气降温加压后分离出X气体时，应控制温度大于氧气的沸点、小于X的沸点
C.为了加快“转化”速率，可在转化过程中使用催化剂
D.合成过程中发生反应的符号表达式为
7.我国科研人员将二氧化碳高效合成为可供微生物直接利用的物质丙，合成过程中主要物质转化的微观示意图如下、下列说法正确的是 ( )
A.甲乙两物质中碳元素的化合价相同 B.丙的化学式为CH2O
C.催化剂使生成物的质量大大提高 D.一定有含氢元素的物质参与合成反应
8.下列事实能用质量守恒定律解释的是 ( )
A.拧开香水的瓶盖，敞口放置一段时间后质量变小
B.一定质量的水受热变为水蒸气，变化前后质量不变
C.2g氢气和8g氧气完全反应，生成9克水
D.20克食盐溶于80克水，得到100克食盐水
9.北京冬奥会火炬“飞扬”采用液氢作为燃料，真正做到了零排放、零污染。氢气燃烧的化学方程式为2H2+O22H2O，从中获得的信息错误的是 ( )
A.氢气和氧气在点燃的条件下生成水
B.在点燃条件下，2份质量的氢气和1份质量的氧气反应生成2份质量的水
C.反应前后原子的种类、数目均不变
D.在点燃条件下，每2个氢气分子和1个氧气分子反应生成2个水分子
10.经研究发现，利用催化剂可有效消除室内装修材料释放的甲醛。该反应的微观示意图如下：
下列说法正确的是 ( )
A.该反应为化合反应
B.丙物质中碳、氧元素的质量比为1：1
C.生成的丙、丁的分子个数比为2：1
D.1个甲醛分子由1个碳原子、2个氢原子、1个氧原子构成
二、填空与简答题
11.除了能通过宏观实验来认识水的组成，我们还能够微观探析这一变化的实质。
(1)将B中相关粒子的图形补充完整，使之正确；
(2)从微观角度解释由B→C变化的实质___________________；
(3)反应物的物质分类是_____________； 请从微观的角度说明判断依据是_________。
12.根据质量守恒定律回答问题。
(1)图中碳酸钠粉末和稀盐酸反应可以验证质量守恒吗，为什么？
(2)如何改进装置验证质量守恒定律？
13.实验是科学研究的重要方法，请根据下列化学实验回答问题：
(1)实验A 和实验B 是用红磷完成的两个不同实验：
①写出两个实验中红磷燃烧的化学反应符号表达式：______；
②有关两个实验的分析中正确的是______。
A.都需要在密闭装置中进行实验
B.为保证实验成功，红磷都需要足量
C.实验A中，集气瓶底部的水可换成细沙
D.实验过程中都要迅速塞紧橡胶塞
(2)实验C中观察到______(选填“甲”或“乙”)烧杯中的溶液变红；请用微观的知识解释原因______。
(3)可以利用D装置探究水的组成，玻璃管 a 中收集到的气体是______；请写出该反应的化学反应符号表达式：______。
三、推断题
14.乙炔(CxHy)是一种重要的化工原料，工业上常用电石(CaC2)制备，制备流程如下：
请回答下列问题：
(1)反应①属于______反应(填基本反应类型)；
(2)根据反应③可推断固体 D 中一定含有的元素是______(填元素符号)。
(3)若气体 C 为一氧化碳，则反应②中体现了焦炭的______性(填“氧化”或“还原”)。
(4)为了测定乙炔的组成，必需准确测得一定质量的乙炔完全燃烧产生的二氧化碳和水的质量。现将一定质量的乙炔(CxHy)完全燃烧，应将生成的气体缓缓通过下图的______(选填“甲”或“乙”)装置。(提示：浓氢氧化钠溶液用于吸收二氧化碳，浓硫酸用于吸收水。)
15.如下图所示，A、C为无色液体，B、D为无色气体，它们之间发生如下变化，其中B是人类生存的最主要的气体。请回答：
(1)保持物质D化学性质最小的粒子是______(用化学式表示)，写出E的化学式______。
(2)写出反应①的化学方程式_________。
(3)写出物质C的一种用途_______。物质B的用途______。
(4)从铜锈(Cu2(OH)2CO3)的化学式中判断，可以推测，铜锈是金属Cu能与空气中的O2、H2O和____(用化学式表示)反应生成的。
四、科学探究题
16.某化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣，请你参与：
【提出问题】甲烷燃烧后生成哪些物质？
【查阅资料】
a.含碳元素物质完全燃烧生成CO2，不完全燃烧生成CO。
b.无水CuSO4遇水变蓝。
c.CO与Fe2O3反应生成Fe和CO2看到红色的固体变为黑色的固体。
【猜想与假设】甲CO2、 H2O ；乙CO 、H2O；丙NH3 、CO2 、H2O；丁CO2 、CO 、H2O。
你认为_______同学的猜想肯定错误，理由是______。
【实验探究】为了验证上述猜想，将甲烷在一定量的O2中燃烧的产物依次通过下列装置：
①实验中观察到A中无水CuSO4变蓝，B、D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成了黑色，由此推断_______同学猜想成立。
②写出B中反应的化学方程式：_______。
【反思与交流】为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是_______。
【计算】实验测得C装置反应后固体减少2.4克，则反应Fe2O3_______克。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
17.初三某化学兴趣小组同学。依据教材实验对化学反应前后质量变化进行了探究。
【查阅资料】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体。
【实验装置设计】甲、乙、丙小组同学分别设计如图装置：
【讨论与探究】(1)甲小组实验中，白磷燃烧时，在锥形瓶底部加入少量细沙，其目的是：_______。
实验现象是_______。
(2)请根据乙组和丙组设计的“质量守恒定律”的实验装置进行探究，并按要求完成乙组和丙组。
①乙组实验结束后可观察到天平_______(是或否)平衡；此反应_______(填“遵守”或“不遵守”)质量守恒定律。
②丙组过氧化氢溶液分解反应前后各物质质量总和的测定，得出参加化学反应的各物质的质量总和___(填“大于”、“等于”或“小于”)反应后生成的各物质的质量总和。该反应中二氧化锰起____作用。
【实验分析】请你从原子的角度解释质量守恒的原因：____。
【反思与交流】通过甲、乙、丙小组实验的探究，你得到的启示是：当有气体参与或有气体生成的反应，如果要验证质量守恒定律，需在____的容器中进行。
试卷第6页，共6页
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【参考答案及解析】
1.B
【详解】化学反应中反应物的分子分成原子，原子再重新组合成新的分子，所以化学变化中分子的种类一定改变，即物质的种类一定改变，分子的数目可能改变，原子的种类不变，元素的种类不变，物质的总质量不变，物质的体积可能改变。故在化学反应前后，一定没有发生变化的是①原子的数目③元素的种类④物质的质量总和。故选B。
2.D
【详解】A、红磷燃烧时生成白色五氧化二磷固体粉末，因此产生大量白烟，选项正确；
B、红磷燃烧时会放热使气体膨胀进入气球内，则气球变鼓，因此可以防止由于气压变大使橡胶塞进出，选项正确；
C、红磷燃烧结束，由于温度较高气体膨胀，此时气球是鼓的在浮力的作用下若放在左盘，会使指针偏右，故应冷却至室温再将锥形瓶放在天平上称量，选项正确；
D、根据质量守恒定律参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和，而该实验没有说明反应前物质的反应情况，无法确定反应物是否完全反应，因此不能得出反应前瓶内红磷和氧气的质量一定等于生成五氧化二磷的质量的结论，选项错误。
故选D。
3.B
【分析】由反应的微观示意图可知，该反应是碳和氨气在一定条件下反应生成了氮气和甲烷，反应的化学方程式是：。
【详解】A、由化学方程式可知，参加反应的X(C)、Y(NH3)两物质的粒子个数比为3：4，故选项说法正确；
B、反应前碳元素的化合价为0，反应后碳元素的化合价为－4，碳元素的化合价升高，反应前氮元素的化合价为－3，反应后氮元素的化合价为0，氮元素的化合价升高，故选项说法错误；
C、W为甲烷，甲烷中碳元素的质量分数为：×100%=75%，故选项说法正确；
D、由微粒的变化可知，化学反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变，故选项说法正确。
故选B。
4.B
【详解】12g甲醇中碳元素的质量为16g××100%=4.5g，设生成二氧化碳的质量为22x，则一氧化碳的质量为7x，22x××100%+7x××100%=4.5g，x=0.5g，则二氧化碳的质量为11g，一氧化碳的质量为3.5g；12g甲醇中氢元素的质量为12g××100%=1.5g，则生成水的质量为1.5g÷(×100%)=13.5g，参加反应的O2的质量为11g+3.5g+13.5g－12g=16g。故选B。
5.D
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，则2g+1g+16g+16g=17g+mg+6g+11g，m=1，不符合题意；
B、反应后，X的质量增加，X是生成物，Y的质量不变，Y可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，Z的质量减小，Z是反应物，W的质量减小，W是反应物，X是生成物，Z、W是反应物，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意；
C、在该反应中，Y没有参与反应，不能计算Y与Z的化学计量数之比，不符合题意；
D、反应中的Z与W的质量比为：(16g－6g):(16g－11g)=2:1，6gZ充分反应，需要3gW，因此若该反应充分进行，反应后W仍有剩余，符合题意。
故选D。
6.B
【详解】A、X和氢气反应转化成氨气，所以X是氮气，所以X是空气中含量最多的气体，故A正确；
B、降温后，沸点较低的物质先液化，所以将空气降温加压后分离出X气体时，应控制温度小于氧气的沸点，大于X的沸点，故B错误；
C、催化剂可以改变反应的速率，所以为了加快“转化”速率，可在转化过程中使用催化剂，故C正确；
D、二氧化碳和氨气在低温高压的条件下生成尿素和水，反应的符号表达式为：
，故D正确。
故选B。
7.D
【详解】A、由图可知，甲为CO2、乙为CO，由于氧元素的化合价为－2价，根据“化合物中各元素化合价代数和为零”，则二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，一氧化碳中碳元素的化合价为+2价，则两种物质中碳元素的化合价不同，该选项说法不正确；
B、由图可知，1个丙分子中含有2个碳原子、4个氢原子和2个氧原子，则其化学式为CH3COOH，该选项说法不正确；
C、催化剂能改变反应速率，但不能改变生成物质量，该选项说法不正确；
D、根据元素守恒，生成物中含有氢元素，则反应物中一定含有氢元素，该选项说法正确。
故选D。
8.C
【分析】质量守恒定律是物质在发生化学变化中表现出来的一种规律，适用于化学变化，物质发生物理变化，则不适用于质量守恒定律来解释。
【详解】A、拧开盛酒精的瓶盖一段时间后质量变小，该变化没有生成新物质，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项A错误；
B、一定质量的水受热变为水蒸气，变化前后质量不变，该变化没有生成新物质，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项B错误；
C、2g氢气和8g氧气反应生成9g水，该变化是一个化学变化，反应中氢气过量，能用质量守恒定律解释，故选项C正确；
D、20g食盐溶于80g水得100g食盐水，该变化没有生成新物质，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项D错误；
故选：C。
9.B
【详解】A、等号左边为反应物，右边为生成物，等号上面为反应条件，则由方程式可知，氢气和氧气在点燃的条件下生成水，该选项正确；
B、根据化学方程式可知，，则每4份质量的氢气与32份质量的氧气反应生成36份质量的水，该选项不正确；
C、由方程式可知，反应前后原子的种类、数目均不变，该选项正确；
D、化学式前面的系数也可表示微粒个数关系，即在点燃条件下，每2个氢气分子和1个氧气分子反应生成2个水分子，该选项正确。
故选B。
10.D
【分析】由图可知，该反应为甲醛和氧气在催化剂的作用下转化为二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：。
【详解】A、该反应的生成物有两种，不属于化合反应，不符合题意；
B、丙物质为二氧化碳，二氧化碳中C、O元素的质量比为：12：(16×2)=3:8，不符合题意；
C、由化学方程式可知，生成的丙、丁的分子个数比为1:1，不符合题意；
D、由图可知，甲醛的化学式为CH2O，故1个甲醛分子由1个碳原子、2个氢原子、1个氧原子构成，符合题意。
故选D。
11.(1)
(2)在通电条件下，水分子分解成氢原子和氧原子
(3) 氧化物 物质由同种分子构成，分子由两种原子构成，其中一种原子是氧原子
【详解】(1)由质量守恒定律可知，B中为两个水分子，每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的；故填：；
(2)由B→C变化的实质是在通电条件下，水分子分解成氢原子和氧原子；
(3)反应物属于氧化物，从微观角度微粒的构成做出的解释是：物质由同种分子构成，分子由两种原子构成，其中一种原子是氧原子。
12.(1)答：不可以，因为碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，生成的二氧化碳逸散到空气中，使天平发生偏转。
(2)答：将烧杯换成塞紧塞子的锥形瓶，使反应在在密闭容器中进行。
【详解】(1)由于碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，生成的二氧化碳气体逸散到空气中，使天平发生偏转，故图示不可以验证质量守恒；
(2)有气体生成的反应，要在密闭容器中进行，才能验证质量守恒定律，故改进方法为：将烧杯换成塞紧塞子的锥形瓶，使反应在在密闭容器中进行。
13.(1) AD##DA
(2) 乙 氨分子运动到乙烧杯中
(3) H2##氢气
【详解】(1)①红磷燃烧生成五氧化二磷，该反应的符号表达式为：；
②A、这两个实验均有氧气参加反应，故均需要在密闭容器中进行，符合题意；
B、实验A中红磷需足量，才能将装置内氧气耗尽，否则会导致实验结果偏小，实验B是验证质量守恒定律，质量守恒定律是参加反应的物质的总质量与生成物的总质量相等，与红磷是否足量无关，不符合题意；
C、实验A中，集气瓶底部水的作用是加速冷却、同时吸收五氧化二磷，不能换成细沙，不符合题意；
D、实验过程中都要迅速塞紧橡胶塞，防止气体受热膨胀逸出，影响实验结果，符合题意。
故选AD；
(2)实验C中，浓氨水具有挥发性，挥发出的氨分子不断运动，当运动到乙烧杯中时，氨气溶于水形成氨水，氨水显碱性，能使无色酚酞试液变红，故可观察到乙烧杯中的溶液变红；
(3)在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，a管产生的气体较多，是氢气。该反应的符号表达式为 。
14.(1)分解
(2)Ca、O
(3)还原
(4)乙
【分析】碳酸钙高温生成氧化钙(A)、二氧化碳(B)；氧化钙与焦炭在2000℃的条件下生成碳化钙和气体C；碳化钙与水反应生成固体D和乙炔。
【详解】(1)反应①为碳酸钙分解生成氧化钙、二氧化碳，属于分解反应；
(2)反应③为碳化钙与水反应生成D和乙炔，根据质量守恒定律中的元素守恒可知固体D中一定含有的元素是Ca、O。
(3)若气体C为一氧化碳，对于焦炭，焦炭为还原剂，得到氧元素，反应②体现了焦炭的还原性。
(4)假如气体先通过氢氧化钠溶液后会带出水蒸气，导致乙炔燃烧后测得的生成物中水的质量偏大，故应将生成的气体缓缓通过乙装置。
15.(1) H2 Fe3O4
(2)2H2O22H2O+O2↑
(3) 饮用 供给呼吸
(4)CO2
【分析】A发生分解反应，生成B和C，A、C为无色液体，B、D为无色气体，故A为过氧化氢，B为氧气，C为水，水电解生成氢气和氧气，D为氢气，铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，E为四氧化三铁，带入转化关系，符合题意。
(1)由分析可知，D为氢气，E为四氧化三铁，故填：H2；Fe3O4。
(2)过氧化氢分解生成水和氧气，故填：2H2O22H2O+O2↑。
(3)C为水，可饮用，B为氧气，可供给呼吸，故填：饮用；供给呼吸。
(4)铜锈含有铜、氧、氢、碳元素，根据质量守恒，元素种类不变，铜锈是金属Cu能与空气中的O2、H2O和CO2，生成的，故填：CO2。
16. 丙 反应物不含氮元素 丁 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 氧气充足(合理即可) 设参加反应的氧化铁的质量为x，
x=8g
【详解】[猜想与假设]
由于甲烷中并不含有氮元素，所以生成物不可能有NH3，所以丙的猜想是错误的；
[实验探究]
①A中无水CuSO4变蓝说明混合气体中有水，B中石灰水变浑浊说明混合气体中含有二氧化碳，B中石灰水有两个作用：验证二氧化碳的存在，除去二氧化碳；D中澄清石灰水变浑浊，C中红色粉末变成黑色说明具有还原性气体，且与氧化铁反应能生成二氧化碳，所以说明混合气体中含有一氧化碳；
②B中澄清石灰水变浑浊是由于二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙和水，反应的化学方程式：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；
[反思与交流]
为避免有毒的CO污染环境，所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是：氧气充足；
[计算]
见答案。
17. 防止锥形瓶局部骤热而炸裂 产生大量白烟，放出热量 否 遵守 等于 催化 在一切化学反应中，反应前后，原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以化学反应遵守质量守恒定律 密闭
【详解】讨论与探究：(1)甲小组实验中，磷燃烧时，在锥形瓶底部加入少量细沙，其目的是防止锥形瓶局部骤热而炸裂；白磷燃烧产生大量白烟，放出热量；
(2)①乙组实验中，盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，二氧化碳从装置中逸出，可观察到现象是烧杯内有气泡产生，天平指针偏向右盘，天平不平衡；此反应中，天平失去平衡是由于二氧化碳逸出导致的，因此该反应仍然遵守质量守恒定律；
②丙组实验是在密封装置内进行的，通过对过氧化氢溶液分解反应前后各物质质量总和的测定，得出参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和；该反应中，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，因此二氧化锰起催化作用；
实验分析：化学反应的过程就是分子分成原子，原子重新组合得新的分子的过程，即在一切化学反应中，反应前后，原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以化学反应遵守质量守恒定律；
反思与交流：通过对以甲、乙、丙小组实验的探究，得到的启示是通过实验验证质量守恒定律时，有气体参加或生成的反应，应该在密闭容器中进行实验。