限时提能训练(五) 定量研究化学反应
(40分钟 60分)
一、选择题(本题包括15小题，每小题2分，共30分)
1．(2024·新泰模拟)质量守恒定律是人类探索世界的伟大发现之一，质量守恒定律适用于( )
A．化学变化 B．物理变化
C．能量变化 D．自然界中所有变化
2．陕西博物馆的镇馆之宝——“晋侯鸟尊”其表面斑驳的“铜绿”[主要成分Cu2(OH)2CO3]见证了中华文化的悠久与辉煌，铜在变为铜绿的过程中，没有参加反应的物质是( )
A．N2 B．O2
C．H2O D．CO2
3．敦煌壁画闻名世界，修复发黑的壁画时发生反应PbS＋4H2O2===PbSO4＋4X ，则X是( )
A．H2 B．H2O
C．H2S D．SO2
4．(2024·山西中考)在一次实验课上，同学们通过小组合作，完成了对密闭容器中少量小苏打与少量白醋反应的质量测定。以下分析正确的是( )
A．反应后小苏打的质量增加
B．反应过程中各物质的质量都不变
C．反应前后各物质的质量总和相等
D．反应前称量的是小苏打和白醋的总质量
5．(2024·肥城期末)以下是四位同学讨论某个化学方程式的场景。他们所描述的化学方程式是( )
A．4P＋5O22P2O5 B．C＋O2CO2
C．S＋O2SO2 D．2H2＋O22H2O
6．(2024·新泰期末)关于化学反应“2H2S＋3O22SO2＋2H2O”的叙述中，不正确的是( )
A．H2S具有可燃性
B．反应前后原子种类、数目不变
C．硫元素的化合价由－2价升高到＋2价
D．参加反应的硫化氢与氧气的分子个数比为2∶3
7．(2024·岱岳区二模)载人航天器中利用如图所示的“氧再生系统”处理宇航员排出的H2O和CO2。下列说法不正确的是( )
A．反应器2中参加反应的H2和CO2质量比为1∶22
B．反应器1中生成H2和O2的分子个数比为2∶1
C．排到舱外的物质为甲烷，属于有机物
D．该系统在产生O2的同时降低了舱内CO2的浓度
8．(2024·泰山区二模)密闭容器中发生的某化学反应，各物质的分子数随时间的变化情况如图甲所示，物质Y和Z的质量随时间的变化情况如图乙所示。下列说法中，正确的是( )
A．参加反应的Y与Z的分子个数比为2∶1
B．参加反应的X与Y的质量比为2∶7
C．该反应的化学方程式可表示为2X＋Y===Z
D．Y与Z的相对分子质量之比为28∶17
3X ＋ Y === 2Z
y 2z
14 17
＝
所以＝，D正确。]
9．(2024·肥城二模)分别加热等质量的两种样品，固体质量随温度变化的曲线如图所示。样品1反应前后各物质的质量如表。分离出样品1反应后的固体乙，与24.0 g甲混合并加热，固体质量变化曲线与样品1的相同。下列说法正确的是( )
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 24.0 2.0 0 0
反应后质量/g 0 2.0 x 1.9
A．该反应是化合反应
B．x＝20.1
C．该条件下丙和丁均为气体
D．乙是催化剂
10．(2023·淄博中考)现有8 g A和足量B在一定条件下充分反应，生成 22 g C 和18 g D, 则参加反应的A和B的质量比是( )
A．4∶ 11 B．1∶2 C．1∶4 D．11∶9
11．化学方程式是国际通用的化学语言，是学习化学的重要工具。下列化学方程式书写正确的是( )
A．木炭在氧气中燃烧：C＋O2===CO2
B．铝粉在空气中燃烧：2Al＋O22AlO
C．铁丝在氧气中燃烧：4Fe＋3O22Fe2O3
D．乙醇在空气中完全燃烧：C2H6O＋3O22CO2＋3H2O
12．下列关于3Fe＋2O2Fe3O4的叙述中，正确的是( )
A．表示铁生锈的反应
B．表示铁与氧气在点燃的条件下反应生成氧化铁
C．如果把反应条件“点燃”去掉，这个反应不符合客观事实
D．上述反应中10 g Fe和10 g O2反应，能生成
13．(2024·泰安三模)工业制硝酸的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．反应①的基本反应类型为化合反应
B．反应②的化学方程式为NO2＋H2O===HNO3＋NO
C．上述含氮化合物中，N元素化合价最低的是NO
D．上述过程中，NO可以循环使用
14．化学学习者常用化学思维去认识世界。下列选项正确的是( )
A．变化与守恒：依据质量守恒定律，1 g Mg和1 g O2充分反应可得到2 g MgO
B．模型与推理：某物质燃烧生成CO2和H2O，说明该物质一定含有碳、氢、氧三种元素
C．宏观与微观：钛的生产过程中发生的反应之一为TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2X，则X为CO
D．实验与探究：称量蔗糖溶于水前后混合物的质量变化，验证质量守恒定律
15．(2024·东平模拟)将16 g纯净物R在足量氧气中完全燃烧生成44 g 二氧化碳和36 g水。下列判断不正确的是( )
A．R中碳、氢原子的个数比为1∶4
B．消耗氧气64 g
C．R中只含碳、氢元素
D．R中碳元素的质量分数为70%
二、填空与简答题(本题包括3小题，共14分)
16．(2分)“天宫课堂”第四课，航天员演示了蜡烛燃烧的实验。一段蜡烛燃烧前为m g，燃烧一阵后，质量变为n g，同时生成了a g CO2和b g H2O，则生成物的总质量为________ g，参加反应的氧气质量为________ g。
17．(6分)中华优秀传统文化涉及许多化学知识、原理及应用。
(1)《天工开物》中介绍了烧制青砖的方法，其中记载有“灌水其上”“水火既济”。相关反应为水蒸气与灼热的碳生成一氧化碳和一种单质气体，其化学方程式为________________________________________________________________。
(2)《易经》记载：“泽中有火，上火下泽”。“泽中有火”是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。石油蒸气是指沼气，即甲烷气体，写出甲烷燃烧的化学方程式为__________________________________________________________。
(3)《天工开物》中写到“凡石灰经火焚炼为用”，指的是石灰石经过烈火煅烧后制成生石灰，该反应的化学方程式为____________________________________。
(4)明朝诗人王逢的《简任伯温检校(二首)》中“犹比至元无事日，印文铜绿长苔钱”一句体现了铜与空气中的氧气和两种氧化物共同反应生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]的过程，请写出该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
(5)我国西汉时期就有“曾青得铁则化为铜”的记载，包含的湿法冶铜原理为_____________________________________________________________________。
(6)磷的最早发现者：西汉刘安在《淮南子》中写道：“老槐生火，久血为磷”。描写的是磷燃烧的过程，请写出红磷燃烧的化学方程式为_____________________________________________________________________。
18．(6分)“知易行难”，下面是某同学试卷上展示的答题记录，请帮他检查，并帮他纠正：
实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，实验完毕后测定的有关数据如图所示，请计算参加反应的过氧化氢的质量。
解：设参加反应的过氧化氢的质量为x。 第1步
H2O2===H2O＋O2 第2步
34 32
x 16 g 第3步
＝ 第4步
x＝17 g 第5步
答：参加反应的过氧化氢的质量是17 g。
【发现问题】上述答题记录中有错误的步骤是________(填步骤序号)。
【交流讨论】有错误的步骤中，其错误原因是_____________________________
_____________________________________________________________________(写一条)。
【纠正问题】请你写出该题正确的解答过程。
三、实验与计算题(本题包括2小题，共16分)
19．(11分)(2024·宁阳模拟)质量守恒定律是自然界的基本定律之一，化学兴趣小组以“探究质量守恒定律”为主题开展实验探究。
【实验探究】甲、乙、丙三组同学用托盘天平分别称量反应前后装置的总质量。
甲组 乙组 丙组
实验方案
实验现象 有气泡产生，天平指针向右偏转 红磷燃烧，______，放热；冷却后天平指针没有偏转 ________，天平指针没有偏转
实验结论 质量不相等 质量相等 质量相等
【分析总结】
(1)甲组中导致指针向右偏转的原因是____________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)乙组实验装置中小气球的作用是________________________。实验前在瓶中先铺一层细沙，其作用是______________________。
(3)乙组与丙组中的实验现象分别为________，________。
【实验结论】
(4)化学反应前后各物质的质量总和相等。请从微观角度解释原因：_____________________________________________________________________。
【反思评价】
(5)通过以上实验，在选有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时应在________进行。
(6)小华同学设计了如图1所示实验来验证质量守恒定律，小刚同学认为该实验设计是不正确的，其原因是________。
【拓展应用】如图2所示实验，在一根用细铜丝吊着的玻璃棒两端分别绕上10 cm长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯加热a端的粗铜丝2 min(已知：铜在空气中加热，会和空气中的氧气反应生成氧化铜固体)。
(7)冷却后观察到的现象是a端铜丝由红色变为黑色，________。
20．(5分)(2024·陕西中考A卷)学习小组用一瓶长久放置、标签标示溶质质量分数为5%过氧化氢溶液制取氧气，并用下图所示方法测定实验产生氧气的质量。
请完成下列分析及计算：
(1)二氧化锰在反应前后的质量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)实验产生氧气的质量是________ g。
(3)通过计算说明实验所用过氧化氢溶液中溶质质量分数与标签标示的5%是否一致。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)限时提能训练(五)
1．A [质量守恒定律的概念为“在化学变化中，反应物的各物质质量总和等于生成物的各物质质量总和”。因此要使用质量守恒定律，必须为化学变化，因此选项A正确，选项B、C、D错误。]
2．A [铜变成铜绿[主要成分Cu2(OH)2CO3]过程中，没有参加反应的物质是氮气，是因为碱式碳酸铜中不含有氮元素，A项符合题意。]
3．B [根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变，反应前有1个铅原子，1个硫原子，8个氢原子，8个氧原子，反应后有1个铅原子，1个硫原子，4个氧原子，所以4X有8个氢原子，4个氧原子，所以X是H2O。]
4．C [小苏打是反应物，反应后小苏打的质量减少，A不正确；化学反应过程中，反应物的质量减少，生成物的质量增加，B不正确；根据质量守恒定律，化学反应前后各物质的质量总和相等，C正确；反应前称量的是小苏打和白醋以及整个装置的总质量，D不正确。]
5．C [磷和氧气的质量比＝31∶40，不符合反应物的质量比为1∶1这个特点，A错误；碳和氧气的质量比＝3∶8，不符合反应物的质量比为1∶1这个特点，B错误；硫在氧气中燃烧属于化合反应，硫和氧气的质量比为1∶1，生成物二氧化硫会污染环境，在燃放鞭炮时有二氧化硫生成，C正确；氢气和氧气的质量比＝1∶8，不符合反应物的质量比为1∶1这个特点，D错误。]
6．C [硫化氢能与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化硫和水，说明硫化氢具有可燃性，A正确；根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类和数目都不变，B正确；氢元素常见化合价为＋1价，氧元素的常见化合价为－2价，根据化学式中元素化合价代数和为0，可得硫化氢中硫元素的化合价为－2价，二氧化硫中硫元素的化合价＋4价，C不正确；根据该反应化学方程式可知，参加反应的硫化氢与氧气的分子个数比为2∶3，D正确。]
7．A [根据图示可知，反应器2中氢气和二氧化碳反应生成甲烷和水，化学方程式为4H2＋CO2===CH4＋2H2O，则参加反应的氢气和二氧化碳的质量比为(4×1×2)∶(12×1＋16×2)＝2∶11，A不正确；根据图示可知，反应器1中水分解生成氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，生成H2和O2的分子个数比为2∶1，B正确；根据图示可知，一个该分子由一个碳原子和4个氢原子构成，分子式为CH4，为甲烷，属于有机物，C正确；根据图示可知，二氧化碳参与反应生成甲烷排出舱外，降低了浓度，D正确。]
8．D [由图可知，反应后，X、Y的分子数目减小，则X、Y为反应物，Z的分子数目增加，Z为生成物，参加反应的X、Y、Z的分子个数比为(6n－3n)∶(5n－4n)∶2n＝3∶1∶2，故该反应的化学方程式可表示为3X＋Y===2Z。据此可知：参加反应的Y与Z的分子个数比为1∶2，A错误；X、Y为反应物，Z为生成物。由图乙知，Y减少了14 g，Z增加了17 g，根据质量守恒定律，反应物的总质量等于生成物的总质量，则X减少的质量为17 g－14 g＝3 g，参加反应的X与Y的质量比为3∶14，B错误；该反应的化学方程式可表示为3X＋Y===2Z，C错误；设Y与Z的相对分子质量分别是y、z，则
3X ＋ Y === 2Z
y 2z
14 17
＝
所以＝，D正确。]
9．D [由质量守恒定律知，24.0 g＋2.0 g＝2.0 g＋x g＋1.9 g，x＝22.1，甲质量减少，为反应物，丙、丁质量增大，为生成物，乙的质量无变化，反应为甲在加热条件下生成丙和丁。根据以上分析知：反应物只有一种，不可能是化合反应，A错误；x＝22.1，B错误；由图知，加热样品1后，固体质量减少，最后质量大于2 g，则生成物中有气体，有固体，C错误；由表格知，反应前后乙质量未变，对比样品1、2的曲线知，相同温度，样品1固体质量减少更快，故乙是催化剂，D正确。]
10．C [化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和。参加反应的B质量＝22 g＋18 g－8 g＝32 g，则参加反应的A和B的质量比是8 g∶32 g＝1∶4。]
11．D [化学方程式缺少反应条件，正确的化学方程式应为C＋O2CO2，A错误；铝粉在空气中燃烧生成氧化铝，正确的化学方程式应为4Al＋3O22Al2O3，B错误；铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，正确的化学方程式应为3Fe＋2O2Fe3O4，C错误；该化学方程式书写完全正确，D正确。]
12．C [铁和空气的氧气、水共同作用生成铁锈，铁锈的主要成分是氧化铁，3Fe＋2O2Fe3O4不能表示铁生锈的反应，A错误；该反应可读作：铁和氧气点燃条件下反应生成四氧化三铁，B错误；如果把反应条件“点燃”去掉，这个反应不符合客观事实，C正确；该反应可读作：每168份质量的铁和64份质量的氧气在点燃条件下恰好反应生成232份质量的四氧化三铁，上述反应中10 g Fe和10 g O2反应，氧气有剩余，不能生成20 g Fe3O4，D错误。]
13．B [由图可知，氧气与一氧化氮反应生成二氧化氮，符合“多变一”的特点，属于化合反应，A正确；未配平，正确的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，B错误；NO中氧元素化合价为－2价，设氮元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数和为零，得x＋(－2)＝0，x＝＋2，即NO中氮元素化合价为＋2价；NO2中氧元素化合价为－2价，设氮元素的化合价为y，根据化合物中正、负化合价代数和为零，得y＋(－2)×2＝0，y＝＋4，即NO2中氮元素化合价为＋4价；HNO3中氧元素化合价为－2价，氢元素的化合价为＋1价，设氮元素的化合价为z，根据化合物中正负化合价代数和为零，得＋1＋z＋(－2)×3＝0，z＝＋5，即HNO3中氮元素化合价为＋5价，上述含氮化合物中，N元素化合价最低的是NO，C正确；由图可知，反应①中NO被消耗，反应②中生成NO，则上述过程中，NO可以循环使用，D正确。]
14．C [镁在氧气中燃烧的化学方程式为2Mg＋O22MgO，反应物、生成物间的质量比为24×2∶32×1∶2×(24＋16)＝3∶2∶5，A错误；物质在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，只能说明该物质中含有碳、氢元素，不能说明其含有氧元素，因为氧气中也含有氧元素，B错误；根据化学反应前后原子种类、数目不变，可知X为CO，C正确；蔗糖溶于水是物理变化，不能用于验证质量守恒定律，D错误。]
15．D [根据反应前后元素守恒，可求得R中碳元素的质量为44 g××100%＝12 g，氢元素的质量为36 g××100%＝4 g，碳元素和氢元素的质量之和等于R的质量，故R中只含有碳、氢两种元素，且R中碳、氢原子的个数比为∶＝1∶4，A、C正确；根据质量守恒定律，反应消耗的氧气的质量是44 g＋36 g－16 g＝64 g，B正确；R中含有的碳元素的质量是12 g，则R中碳元素的质量分数为×100%＝75%，D错误。]
16．解析：由题意知生成了a g CO2和b g H2O，可以求得生成物的总质量为(a＋b) g，蜡烛燃烧是蜡烛与空气中氧气反应，根据质量守恒定律，参加反应的氧气和参加反应蜡烛的质量和应等于生成的CO2和H2O的质量和，参加反应的蜡烛的质量为其减少的质量。设参加反应的氧气质量为x。
石蜡 ＋ 氧气二氧化碳 ＋ 水
(m－n) x a b
(m－n)＋x＝a＋b
x＝(a＋b)－(m－n)
答案：(a＋b) (a＋b)－(m－n)
17．解析：(1)碳和水蒸气在高温条件下生成氢气和一氧化碳，反应的化学方程式为C＋H2OH2＋CO。(2)甲烷和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。(3)石灰石(主要成分是碳酸钙)经过高温煅烧生成生石灰(氧化钙)和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑。(4)铜与空气中的氧气和两种氧化物共同反应生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]，即与氧气、二氧化碳和水反应生成Cu2(OH)2CO3，反应的化学方程式为2Cu＋CO2＋O2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。(5)用铁与“曾青”(含CuSO4)反应获得铜，即铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁溶液和铜，反应的化学方程式为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。(6)红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为4P＋5O22P2O5。
答案：(1)C＋H2OH2＋CO
(2)CH4＋2O2CO2＋2H2O
(3)CaCO3CaO＋CO2↑
(4)2Cu＋CO2＋O2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
(5)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(6)4P＋5O22P2O5
18．解析：由于化学方程式条件、“↑”未标注，化学方程式未配平，步骤2错误。步骤3氧气代入质量错误。氧气代入质量错误及化学方程式配平错误导致步骤4、5代入数据及计算结果错误。所以错误的步骤是2、3、4、5。
答案：【发现问题】 2、3、4、5
【交流讨论】第2步错的原因是未标反应条件、未标“↑”，化学方程式未配平；第3步代入的氧气质量错误；第4步比例式书写错误等(写出一条即可)
【纠正问题】解：设参加反应的过氧化氢的质量为x。 第1步
H2O2===H2O＋O2 第2步
34 32
x 16 g 第3步
＝ 第4步
x＝17 g 第5步
答：参加反应的过氧化氢的质量是17 g。
19．解析：(1)甲组中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体，所以导致指针向右偏转的原因是反应生成二氧化碳，逸散到空气中。(2)乙组实验装置中小气球的作用是形成密闭装置，平衡装置内外气压(反应放热)，防止瓶塞飞出。实验前在瓶中先铺一层细沙，其作用是防止瓶底炸裂，因为反应会放出大量的热。(3)乙组中红磷和氧气反应生成五氧化二磷固体，现象是产生大量白烟。丙组中过氧化氢分解产生氧气和水，现象是产生大量气泡。(4)化学反应前后各物质的质量总和相等。从微观角度解释原因：化学反应前后原子种类、数目不变。(5)通过以上实验，在选有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时应在密闭装置进行，防止气体的逸出或进入。(6)验证质量守恒定律必须发生化学变化，酒精与水不会发生化学反应，所以无法用于验证质量守恒定律。(7)铜在空气中加热，会和空气中的氧气反应生成氧化铜固体，导致质量增大；所以冷却后观察到的现象是a端铜丝由红色变为黑色，玻璃棒a端下降，b端上升。
答案：(1)反应生成二氧化碳，逸散到空气中
(2)形成密闭装置，平衡装置内外气压，防止瓶塞飞出 防止瓶底炸裂
(3)产生大量白烟 产生大量气泡
(4)化学反应前后原子种类、数目不变
(5)密闭装置 (6)酒精与水不会发生化学反应
(7)玻璃棒a端下降，b端上升
20．解析：(1)过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，二氧化锰作为该反应的催化剂，在反应前后质量不变。(2)根据质量守恒定律，实验产生氧气的质量是400.0 g－398.4 g＝1.6 g。(3)根据生成氧气的质量，利用过氧化氢分解的化学方程式来分析计算。
答案：(1)不变 (2)1.6
(3)解：设参加反应的过氧化氢的质量为x。
2H2O22H2O＋O2↑
68 32
x 1.6 g
＝
x＝3.4 g
则实验所用过氧化氢溶液中溶质质量分数为×100%＝3.4%≠5%
答：实验所用过氧化氢溶液中溶质质量分数与标签标示的5%不一致。
