第3章 空气与生命 综合训练（ 3.3-3.4，含解析）

3.3-3.4综合训练
、选择题
下列现象不能用质量守恒定律解释的是（　　）
A．纸燃烧化为灰烬，灰烬质量比纸的质量小
B．镁带燃烧，生成物的质量比镁带的质量大
C．水结冰质量不变
D．蜡烛燃烧后质量减小
镁带在空气中完全燃烧后生成物的质量（　　）
A．比镁带质量小
B．比镁带质量大
C．等于参加反应的镁带质量加上参加反应的空气的质量
D．等于镁带的质量加上参加反应的空气的质量
化学方程式不能提供的信息是（　　）
A．各物质之间的质量比 B．化学反应的快慢
C．在什么条件下发生反应 D．哪些物质参加反应
下列有关对质量守恒定律的理解，正确的是（）
A．将5g铁和5g铜混合加热后，物质的总质量为10g，遵循质量守恒定律
B．化学反应前后分子的总数一定不会发生变化
C．5g硫和5g氧气完全反应后，生成物质量为10g
D．镁条燃烧后质量增加，不遵循质量守恒定律
如图所示的装置有洗涤、收集和储存气体等多种用途（视实验需要，瓶中可装入不同物质）。下列四个实验中均要使用上述装置，则气体或水入口为y的是（ ）
A．排空气法收集二氧化碳
B．瓶中装有适量的NaOH溶液，除去氢气中少量的二氧化碳气体
C．瓶中装有氧气，将水从导气管通入以取用瓶内储存的气体
D．瓶中装满水，用排水集气法收集氧气
从2H2＋O2 2H2O中获取的信息错误的是（　　）
A．在反应前后，元素的种类没有变化
B．常温下氢气与氧气混合就可以发生反应
C．4克氢气与32克氧气完全反应，可以生成36克水
D．在反应前后，氢原子和氧原子的数目没有改变
铜锈的主要成分是碱式碳酸铜．碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为：Cu2（OH）2CO32CuO+X+CO2↑，下列说法正确的是（　　）
A．反应前后固体物质中铜元素的质量分数不变
B．碱式碳酸铜中铜原子和氧原子的个数比为2：3
C．X是相对分子质量最小的氧化物
D．加热Cu2（OH）2CO3的实验装置和实验室制取CO2的发生装置相同
已知反应3A+2B=2C+D，A．B两物质完全反应时质量比为4：3，若生成C和D共140克，则该反应消耗B的质量为（　　）
A．60克 B．80克 C．90克 D．120克
在炼铁工业中，常用石灰石将铁矿石中的杂质二氧化硅转化为炉渣除去，发生反应的化学方程式为：CaCO3+SiO2X+CO2↑，其中X的化学式是（　　）
A．CaSiO4 B．Ca2SiO3 C．CaSi2O3 D．CaSiO3
科学家们研制了人造空气来供航天员呼吸。这种人造空气中氮气的含量约占70％，氧气的含量约占20％以上，此外，还有少量的二氧化碳等气体，非常接近空气的比例。飞船能根据仪器实时检测各种气体的含量并自动调节各种气体成分，同时将有毒的气体过滤掉，始终保证飞船内的空气适合航天员呼吸。下列说法中正确的是（　　）
A．空气中的二氧化碳含量虽然很少，但是在自然界中是必不可少的
B．在航天飞船上，应把空气中其他成分都分离出去，只留下氧气，会更有益于航天员的呼吸
C．我们周围的空气中各成分的体积分数是不变的，不随地域和季节的变化而变化
D．空气中的氮气对人类呼吸没有任何作用，因此人造空气中可以没有这种气体
、填空题
化学方程式是重要的化学用语．观察化学方程式可得到很多信息．请你根据化学方程式：
4HNO3（浓）4NO2↑+O2↑+2H2O，写出你得到的三点信息．
（1）　 　；
（2）　 　 ；
（3）　 　 ．
配平下列化学方程式：
（1）　 　 Fe+　 　O2　 　Fe3O4
（2）　 　 C2H6+　 　O2　 　CO2+　 　H2O
（3）　 　 Fe2O3+　 　CO 　 　Fe+　 　CO2．
A物质常用于焊接或切割金属。一定质量的纯净物A和40克的纯净物B在一定条件下按如图所示过程进行反应，当B物质反应完时，可生成44克C物质和9克D物质。
（1）参加反应的A物质的质量是　 　。
（2）A物质中各元素的质量比为　 　。
小乐在实验操作考核中，抽到的题目是“二氧化碳的制取、收集和验满”，现实验室提供如图甲所示药品和图乙所示实验装置，回答问题：
（1）小乐在选择药品时有以下考虑，不合理的是 （选填字母）。
A．不能选用浓盐酸，主要是因为浓盐酸反应速度太快，不便于收集
B．可选用木炭在氧气中点燃制二氧化碳，得到 一瓶纯净的二氧化碳
C．可用稀硫酸与石灰石反应，因为此反应速度适中，且易于收集
（2）小乐应该选择图乙中的　 　（选填序号）制取和收集二氧化碳气体，检验二氧化碳是否已经收集满的方法是　 　。
（3）实验室可用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气（NH3），则其发生装置应选用图乙中的　 　 （选填序号）。收集氨的装置只能用③，而不能用④或⑤，由此可知氨气的性质是　 　。
请结合下列实验装置，回答有关问题：
（1）写出仪器a的名称　 　．
（2）实验室若用石灰石和稀盐酸制取并收集干燥的二氧化碳，选用的装置为　 　 （填字母）．加试剂前，要连接好装置并检查装置的　 　．将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，紫色石蕊溶液变　 　色．
（3）用B装置能否制取氧气？　 　（填“能”或“不能”）．
、实验题
（2020·浙江绍兴市·八年级期末）某同学采用如图装置，用马铃薯来代替MnO2作催化剂，分解H2O2制取氧气，记录数据如下表。
组别 H2O2溶液的质量(克) H2O2溶液的溶质质量分数 植物的器官及质量 收集气体体积(毫升) 收集气体的时间(分钟)
1 20 15% 大颗粒马铃薯16克 80 10．5
2 20 15% 小颗粒马铃薯16克 80 4
（1）由于氧气________(选填不易或易)溶于水，所以可以采用如图方法收集。
（2）比较两组数据，发现同样收集80毫升气体，第2组所用的时间更短，可以说明H2O2的分解速率与反应物和催化剂的接触面积________ (选填有关或无关)。
（3）第一组实验过程中，当收集到0．32克氧气时，溶液中剩余的H2O2质量为多少？_______
、解答题
某兴趣小组同学探究溶质的质量分数对H2O2分解速率的影响。如图所示，用注射器加入不同浓度的H2O2溶液（见下表），实验中使用传感器装置测算生成O2的质量（圆底烧瓶内气压变化在安全范围内），绘制氧气质量随时间变化的曲线，如图所示。
（1）双氧水中氧元素的化合价是　 　价
（2）实验中，兴趣小组同学可通过比较　 　来判断H2O2分解速率的大小。
实验编号 H2O2溶液的溶质质量分数(%) H2O2溶液的体积(mL) 对应曲线
1 3.4 10.0 a
2 2.4 10.0 b
3 1.7 10.0 c
（3）若用10％的过氧化氢溶液制取5瓶氧气来做氧气的性质实验，那么，至少需要10％的过氧化氢溶液多少克？（集气瓶的容积为200mL，此状况下，氧气的密度为1.4克/升）
CuSO4溶液对过氧化氢的分解有催化作用．取溶质质量分数为8.5%的过氧化氢溶液20g倒入小烧杯中，向其中加入溶质质量为0.75g 的CuSO4溶液10.8g，使过氧化氢完全分解．试计算：
（1）产生氧气的质量；
（2）反应后所得溶液中CuSO4的质量分数．
3.3-3.4综合训练答案解析
、选择题
C
【解析】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．这个规律叫质量守恒定律．由此可见，这个规律只使用于化学反应中，而对于物理变化未必正确．由此出发不难解本题，只要不是化学变化现象就不能用质量守恒定律来解释．
解：A．纸燃烧变为灰烬，还生成二氧化碳和水蒸气，逸入空气，所以灰烬的质量比纸的质量小，符合质量守恒定律．
B、镁带燃烧主要生成氧化镁．是化学变化，符合质量守恒定律．
C、水结冰是水的三态变化，是物理变化不能用质量守恒定律解释．
D、蜡烛燃烧后生成物主要是水、二氧化碳和少量一氧化碳，是化学变化，减少消失是生成物跑到空气中了，符合质量守恒定律．
故选C．
B
【解析】从质量守恒定律的定义来解答．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，质量守恒定律适合所有的化学反应，有些反应表面上不符合质量守恒，那是忽略了某些气体反应物或生成物的质量．
解：镁带在空气中燃烧生成氧化镁，根据质量守恒定律，参加反应的镁与氧气的质量和等于生成氧化镁的质量，所以生成物的质量比原来镁条的质量大．
故选B．
B
【解析】从化学方程式获得的信息主要有：反应物、生成物、反应条件、各物质间质量的关系，据此结合题意进行分析判断．
解：A．由化学方程式，可计算出各物质之间的质量比，故选项错误．
B、由化学方程式，无法得出化学反应的快慢，故选项正确．
C、由化学方程式，等号上方的是反应条件，可知在什么条件下发生反应，故选项错误．
D、由化学方程式，等号左边的是反应物，可知哪些物质参加反应，故选项错误．
故选：B．
C
【解析】A．物理变化不能用质量守恒定律解释的，铁和铜不能发生化学反应，所以虽然混合加热后质量不变，但是不能用质量守恒定律来解释，故A错误；B、根据化学变化的实质可以知道，分子的总数可能发生改变，故B错误；C、根据硫和氧气反应的化学方程式可以知道：32g硫和32g氧气恰好完全反应，在反应中的质量比为1：1，所以5g硫和5g氧气完全反应后，生成物质量为10g，故C正确；D、镁条燃烧是和空气中的氧气发生了反应，所以反应后生成物的质量应该等于镁和氧气的质量之和，所以遵守质量守恒定律，故D错误．
故选：C．
本题主要考查学生对质量守恒定律的认识和灵活运用这一定律解答问题的能力，质量守恒定律适用于所有的化学变化．
D
【详解】
A．二氧化碳的密度大于空气的密度，所以当瓶中装满空气时，收集二氧化碳应该从x端进，故选项错误；
B、气体除杂需要从长导气管进短导气管出，瓶中装有适量的NaOH溶液，除去氢气中少量的二氧化碳应该从x端进，故选项错误；
C、水的密度比氧气大，用水进入排出氧气，应从x进入水，故选项错误；
D、氧气的密度小于水的密度，所以当瓶中装满水时，收集氧气应该从y端进，故选项正确。
故选D。
B
【解析】根据方程式含义进行分析，结合化学反应遵循质量守恒定律判断。
A．化学反应都遵循质量守恒定律，所以 在反应前后，元素的种类没有变化 ，不符合题意；
B、 氢气与氧气混合就可以发生反应温度需要达到氢气的着火点， 常温不能反应，符合题意；
C、 4克氢气与32克氧气完全反应，可以生成36克水 ，不符合题意；
D、在反应前后，氢原子和氧原子的数目没有改变，不符合题意；
故答案为：B。
C
【解析】解：A．由方程式可知固体质量减少，而铜元素的质量不变，因此铜元素的质量分数变大，故选项错误；
B、化学式中同种原子的个数要合并，因此Cu2（OH）2CO3中铜原子和氧原子的个数比是2：5，故选项错误；
C、反应前后原子的种类和个数都不变，可判断X的化学式是H2O，H2O是相对分子质量最小的氧化物，故选项正确；
D、加热Cu2（OH）2CO3的实验装置是固体加热型的发生装置，而实验室制取二氧化碳用稀盐酸和石灰石，是固液常温型的发生装置，发生装置不同，故选项错误；
故选项为：C．
A．根据方程式可知固体质量减少，而铜元素的质量不变，分析元素质量分数的变化；
B、根据化学式中右下角的数字的意义分析；
C、根据反应前后原子的种类和个数都不变分析X的化学式；
D、根据反应物的状态和反应条件分析发生装置．
B
【解析】根据质量守恒定律可知参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和，即参加反应的A和B的质量和跟生成C和D的质量和相等．
解：由质量守恒定律，生成C和D共140g，则参加反应的A和B的质量之和也为140g，而A．B两物质完全反应时的质量比为3：4，故反应消耗B的质量是140g× =80g．
故选B．
D
【解析】由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式CaCO3+SiO2X+CO2↑，反应前钙、碳、氧、硅原子个数分别为1、1、5、1，反应后的生成物中钙、碳、氧、硅原子个数分别为0、1、2、0，根据反应前后原子种类、数目不变，则每个X分子由1个钙原子、1个硅原子和3个氧原子构成，则物质X的化学式为CaSiO3．
故选：D．
由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，据此由反应的化学方程式推断生成物X的化学式．
A
【解析】A．根据二氧化碳的作用考虑；
B、纯净的氧气不利于人体呼吸；
C、由空气的成分分析判断；
D、由空气中氮气的作用分析。
A．空气中的二氧化碳含量虽然很少，但是自然界中植物进行光合作用必不可少的原料，所以A说法正确；
B、人体吸入氧气后，在体内进行缓慢氧化，放出能量供给体内各个器官的需要．如果长时间吸入纯氧，体内氧化速度过快，放出的热量过多，正常的生理机制发生紊乱，使体温升高，出现疾病，故B说法错误；
C、一般来说，空气的成分是比较固定的，但在不同地区或同一区域的不同季节空气的成分也有所不同，故C说法错误；
D、由于氮气化学性质稳定、无毒，主要用来调节氧气含量，纯氧气不利于人体呼吸，故D说法错误。
故选：A
、填空题
反应物是硝酸，反应条件是光照或加热，生成物是二氧化氮、氧气、水；在光照或加热条件下，每1个硝酸分子分解生成4个二氧化氮分子、1个氧分子和2个水分子；每252份质量的硝酸在光照或加热条件下，生成184份质量的二氧化氮、32份质量的氧气、36份质量的水（合理即可）
【解析】解：由4HNO3（浓） 4NO2↑+O2↑+2H2O，该反应的反应物是硝酸，反应条件是光照或加热，生成物是二氧化氮、氧气、水；从微观上，在光照或加热条件下，每1个硝酸分子分解生成4个二氧化氮分子、1个氧分子和2个水分子；每252份质量的硝酸在光照或加热条件下，生成184份质量的二氧化氮、32份质量的氧气、36份质量的水（合理即可）．
故答案为：（1）反应物是硝酸，反应条件是光照或加热，生成物是二氧化氮、氧气、水；
（2）在光照或加热条件下，每1个硝酸分子分解生成4个二氧化氮分子、1个氧分子和2个水分子；
（3）每252份质量的硝酸在光照或加热条件下，生成184份质量的二氧化氮、32份质量的氧气、36份质量的水（合理即可）．
从化学方程式获得的信息主要有：反应物、生成物、反应条件、各物质间质量的关系，据此结合题意进行分析解答．
（1）3；2；1
（2）2；7；4；6
（3）1；3；2；3
【解析】本题考查化学方程式的配平，质量守恒定律：利用原子在化学反应前后数目不变来配平．
解：（1）利用“定一法”，把最复杂的化合物的计量数，即把四氧化三铁的计量数假定为1，得化学计量数分别为3、2、1（2）利用分数配平法，将C2H6计量数假设为1，配平碳原子和氢原子，然后配平氧原子时在氧气前面加一分数 配完，再去掉分母．即计量数为：2、7、4、6（3）利用原理配平法，一个一氧化碳分子夺取氧化铁分子中的一个氧原子成为一个二氧化碳分子，因此一个氧化铁分子中的三个氧原子需要三个一氧化碳分子来夺取，因此一氧化碳前面的系数为3，然后配平其它原子即可．即化学计量数为1、3、2、3
故答案为：（1）3、2、1（2）2、7、4、6（3）1、3、2、3
（1）13克
（2）12∶1
【解析】（1）根据质量守恒定律，由生成物的质量，B的质量，可计算出A物质的质量；
（2）根据模型可知B为O2、C为CO2、D为H2O。由已知CO2有44克，H2O有9克，分别计算出碳元素质量、氢元素质量、和氧元素质量。用计算得到的氧元素质量与反应物中氧气质量比较判断A中是否存在氧元素。据此可得到A物质的元素组成及质量比。
(1)根据化学反应前后物质的总质量不变，可知A的质量为44克＋9克－40克＝13克。(2)由微观示意图可知，B、C、D分别为O2、CO2和H2O。生成物中碳元素的质量为44克× ＝12克，氢元素的质量为9克× ＝1克，氧元素的质量为44克-12克+9克-1克=40克,所以A物质中只含有碳、氢两种元素。根据化学反应前后碳、氢元素的质量守恒得13克A中含碳元素12克、氢元素1克，即A是由碳、氢两种元素组成的，两者质量比为12∶1。
故答案为：（1）13克；（2）12：1
（1）A；B；C
（2）①④；将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了
（3）②；氨气的密度比空气小，易溶于水
【解析】（1）根据物质的性质和反应特点分析判断；
（2）根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的性质选择收集方法。根据二氧化碳的验满方法解答；
（3）根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的性质选择收集方法。
（1）A．不能选用浓盐酸，主要是因为浓盐酸具有很强的挥发性，则收集到的二氧化碳中会存在大量的氯化氢气体，故A错误符合题意；
B. 木炭在氧气中点燃制二氧化碳，但是其中的氧气不能被完全消耗，因此得到的二氧化碳不够纯净，故B错误符合题意；
C. 稀硫酸与石灰石反应生成硫酸钙沉淀、二氧化碳和水，硫酸钙会附着在石灰石的表面，从而阻止反应的进一步进行，故C错误符合题意。
故选ABC。
（2）实验室用稀盐酸和大理石制取二氧化碳气体，且无需加热，因此发生装置应该选取“固液常温型”。二氧化碳易溶于水，密度大于空气，因此使用向上排空气法收集，故选①④。检验二氧化碳是否收集满的方法：将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了。
（3）氯化铵和熟石灰都是固体，且需要加热，因此发生装置选取“固态加热型”，即选②。装置③为向下排空气法，说明氨气的密度小于空气；不能用⑤排水法收集，说明氨气易溶于水。
锥形瓶；BD；气密性；红；能
【解析】（1）仪器a是锥形瓶．
（2）用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，属于固液常温型，所以应该选择B装置来制取二氧化碳气体；二氧化碳密度比空气大，能溶于水，所以应该选择D装置来收集二氧化碳．加试剂前，要连接好装置并检查装置的气密性，以避免装入药品后发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费药品．将二氧化碳通入紫色石蕊溶液中，二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色．
（3）B装置属于固液常温型，实验室中采用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气，也属于固液常温型，用B装置能制取氧气．
故答案为：（1）锥形瓶；（2）BD；气密性；红；（3）能．
（1）根据常见的化学仪器的名称进行分析解答．
（2）用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，属于固液常温型；二氧化碳密度比空气大，能溶于水，二氧化碳与水反应生成碳酸，据此进行分析解答．
（3）根据实验室制取氧气的反应原理，进行分析解答．
、实验题
不易 有关 2.32克
【分析】
（1）根据氧气的物理性质解答；
（2）当马铃薯的质量相同时，它的颗粒越小，与催化剂的接触面积越大，反应速度越快；
（3）写出过氧化氢分解制取氧气的化学方程式，根据氧气的质量计算出参加反应的过氧化氢溶质的质量，再根据溶液质量×溶质质量分数计算出20g过氧化氢溶液中的溶质质量，最后减去参加反应的质量就是剩余过氧化氢的质量。
【详解】
（1）由于氧气不易溶于水，所以可以采用如图所示的排水法收集。
（2）较两组数据，发现同样收集80毫升气体，第2组所用的时间更短，可以说明H2O2的分解速率与反应物和催化剂的接触面积有关；
（3）设参加反应的H2O2的质量为x
解得：x=0.68g
剩余H2O2的质量：20g×15%-0.68g=2.32g。
、解答题
（1）-1
（2）相同时间产生的氧气
（3）氧气的质量：m=ρV=1.4g/L×（0.2L×5）=1.4g。
设需要10%过氧化氢溶液的质量为x，
；
68 32
10%x 1.4g；
；
解得：x=29.75g。
【解析】（1）在化学式中，正负化合价的代数和为零；
（2）过氧化氢的分解速率越大，生成氧气的速度越大，即相同时间内产生氧气的体积越大；
（3）根据m=ρV计算生成氧气的质量，再写出反应的方程式，根据质量之间的比例关系计算出过氧化氢的溶液质量。
（1）在H2O2中，H的化合价为+1，根据正负化合价代数和为零得到：（+1）×2+2x=0，解得：x=-1，即氧元素的化合价为-1.
（2）实验中，兴趣小组同学可通过比较相同时间内产生的氧气来判断H2O2分解速率的大小。
（3）氧气的质量：m=ρV=1.4g/L×（0.2L×5）=1.4g。
设需要10%过氧化氢溶液的质量为x，
；
68 32
10%x 1.4g；
；
解得：x=29.75g。
解：（1）设生成氧气的质量为x．
2H2O22H2O+O2↑
68 32
20g×8.5% x
x=0.8g
答：生成氧气的质量为0.8g．
（2）反应后所得硫酸铜溶液的溶质质量分数=×100%=2.5%
答：反应后所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为2.5%．
【解析】 （1）根据过氧化氢的质量求出氧气的质量即可；
（2）根据硫酸铜的质量然后利用溶质质量分数公式计算即可．
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