第五单元 课题1 质量守恒定律 同步练习-2025-2026学年九年级化学人教版上册
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| 名称 | 第五单元 课题1 质量守恒定律 同步练习-2025-2026学年九年级化学人教版上册 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-24 00:00:00 | ||
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人教版（2024）九年级上册 第五单元 化学反应的定量关系课题1 质量守恒定律 题型专练
【题型1】质量守恒定律的实验探究
【典型例题】某科学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置验证质量守恒定律。则小试管中的液体和烧杯中的固体可选用（ ）
A.水和氯化钠固体
B.稀盐酸和铁粉
C.氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末
D.5%双氧水和二氧化锰粉末
【举一反三1】某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律。下列说法正确的组合是 ( )
①涉及的化学反应都遵循质量守恒定律；
②若实验一红磷燃烧时，瓶塞没有塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，天平的指针向左偏转；
③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向右偏转；
④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，实验结束，天平平衡(忽略浮力)；
⑤实验三中，气球先膨胀，后变瘪。
A.①③⑤ B.①③④ C.②③④ D.①②⑤
【举一反三2】小组同学通过红磷燃烧来验证质量守恒定律（如图所示）。下列错误的是（ ）
A.红磷燃烧产生大量白烟
B.气球可防止橡皮塞冲出
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
某同学把4 g硫放在给定的氧气中充分燃烧，实验数据如下表所示。
(1)以上数据说明，这三次实验中第 次恰好完全反应。
(2)第 次实验中硫有剩余，剩余 g。
(3)上述三次实验中符合质量守恒定律的有 个。
有同学设计如图所示的实验来验证质量守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码和游码平衡。取下烧杯并将两种溶液混合，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）。
你认为上述实验设计是否合理？请说明理由。若不合理，应如何改进？
质量守恒定律的发现为化学的发展作出了重要贡献，某化学兴趣小组的同学对质量守恒定律进行了实验验证。
[方案设计]同学们依据已有的化学知识，设计了如图所示实验方案。
[实验分析](1)实验A，使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端粗钢丝加热数分钟，观察到 ，停止加热后冷却，观察到a端 。
(2)实验B锥形瓶内发生反应的化学方程式为 ，锥形瓶底部铺有少量细沙，其作用是 ；瓶口的气球的作用除了形成密闭环境，还可以________________(写一点即可)。
(3)实验C发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+X，其中X为 ；该实验过程中，托盘天平称量的物质质量的变化趋势与图中的 (填“甲”“乙”或“丙”)符合。
[实验结论](4)上述A~E五种实验方案中，能直接用来验证质量守恒定律的有 (填字母)。
[实验反思](5)下列说法中，正确的是 (填字母)。
A.实验的成功与否，取决于试剂的选择和装置的设计是否合理
B.实验B中，若红磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律
C.若托盘天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变
【题型2】用质量守恒定律解释宏观现象
【典型例题】在密闭的装置中加热过量的铜粉，反应结束后，下列图像能正确反映对应关系的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【举一反三1】下列反应或过程所对应的图像正确的是 ( )
A.Cu在空气中灼烧后固体的质量
B.加热一定质量的高锰酸钾
C.红磷在密闭容器中燃烧
D.电解一定质量的水
【举一反三2】下列关于物质及变化的认识正确的是 ( )
A.电子、光子、量子属于化学物质
B.化学变化有可能创造出世界上原来不存在的物质
C.任何变化都遵循质量守恒定律
D.只有通过化学变化才能获得物质和能量
【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。
(1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2 O2（填“＞”“＝”“＜”）。
(2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子 不同而吸附O2实现分离。
(3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。
①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量
（选填“变大”“不变”或“变小”）。
②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为 。
请你用质量守恒定律解释下列现象。
（1）木材燃烧，余下灰烬的质量小于原木材的质量。
（2）铜丝在火焰上灼烧，灼烧后的“铜丝”质量大于原铜丝的质量。
（3）加热高锰酸钾，剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量。
（4）红磷在氧气中燃烧，生成的固体质量大于原红磷的质量。
【举一反三5】某同学将一小石块(主要成分是碳酸钙)放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？
【题型3】化学反应中化学式或化学计量数的推断
【典型例题】长征三号乙火箭是一种三级液体捆绑式运载火箭。它的第一、二级使用偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）作为推进剂，其反应原理为：C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应放出大量的热产生推力，第三级则使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂。下列说法中错误的是（ ）
A.物质X的化学式为N2
B.C2H8N2中碳、氢元素质量比为2：8
C.C2H8N2中氮元素的质量分数最大
D.火箭第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O
【举一反三1】2003年10月15日，我国发射的神舟五号首次载人飞行，宇航员杨利伟成功地环绕地球飞行十四圈。在航天器中把CO2转化成O2的一种反应为2Li2O2+2CO2═2X+O2，其中X的化学式是（ ）
A.Li B.Li2O C.LiOH D.Li2CO3
【举一反三2】杭州亚运会开幕式，利用零碳甲醇点燃亚运主火炬，符合“碳中和”绿色理念。它是由焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成而得，发生的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+X，则X的化学式为（ ）
A.O2 B.H2O2 C.H2 D.H2O
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 。当汽车受撞击后，汽车安全气囊中的NH4NO3固体瞬间分解成N2O气体和一种常温下的无色液体，反应方程式是 。
航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能 。为了解决空间站中二氧化碳堆积问题，科学家常采用过氧化钠（Na2O2）吸收，其化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+X，其中X的化学式为 。
2023年10月26日神舟十七号发射成功，完成与空间站人员的在轨轮换。在中国航天进展的道路上，这是又一个重要的里程碑!
【举一反三5】材料1：空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，航天员可自由呼吸甚至进行燃烧实验。应急用的氧气可通过电解水得到，航天员呼吸产生的CO2与电解水产生的氢气在一定条件下可再生水。通过反渗透膜（只允许水分子和少都分离子通过）处理，可净化舱内的生活污水。
材料2：硅、二氧化钛（TiO2）是优质的半导体材料，广泛应用于空间的太阳能电池。
材料3：长征系列火箭是中国自行研制的航天运载工具。其推进剂曾广泛使用液氢和液氧。目前二者被偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）两种常温液体取化。
请回答下列问题：
（1）空间站核心舱内气体中，体积分数最大的是 。
（2）反渗透膜的净化方式与实验室中的 操作原理相似。
（3）电解水产生应急用氧气的化学方程式 ，空间站中利用二氧化碳产生再生水的反应可表示为：CO2+4H22H2O+X，X的化学式为 。
（4）硅是地壳中含量较多的 （填“金属”或“非金属”）元素。
（5）使用液氢和液氧的火箭腾空时常出现白雾，其原因是 。
【题型4】有关质量守恒定律的计算
【典型例题】某大学实验团队为确定某可燃物的成分，取该可燃物2.6g在氧气中完全燃烧，生成8.8gCO2和1.8gH2O，下列说法错误的是（ ）
A.消耗氧气的质量是8g
B.该反应的生成物均为氧化物
C.该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素
D.该可燃物中一定含有H两种元素，可能含O元素
【举一反三1】14 g由乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)组成的混合物在足量的氧气中燃烧，生成18 g H2O和一定质量的CO2，混合物中乙炔、乙烯、乙烷的分子个数比可能为 ( )
A.2∶3∶4 B.4∶2∶3 C.5∶3∶5 D.3∶2∶4
【举一反三2】10g甲与足量乙充分反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的甲、乙的质量比为（ ）
A.1：1 B.1：2 C.5：1 D.2：1
【举一反三3】在化学反应中，当与足量B完全反应后，生成和，则参加反应的A和B的质量比是（ ）
A. B. C. D.
【举一反三4】元素守恒观念有广泛应用。一定质量的化合物(化学式为C2H2)，完全燃烧生成56 g CO、88 g CO2和未知质量的H2O，请计算该化合物中所含碳元素的质量是( )
A.44 g B.48 g C.56 g D.46 g
【举一反三5】现有一定量乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，在一定条件下反应生成8.1 g水，同时得到一氧化碳和二氧化碳的混合物12.6 g，参加反应的乙醇的质量为 g。
【举一反三6】在点燃的条件下，一定质量的乙炔[C2H2]与O2发生反应，结果生成H2O的质量为1.8g、生成CO与CO2的混合气体的质量为8g，那么参加反应的氧气质量是 g，参加反应的C2H2与O2的分子个数之比为 。
【举一反三7】质量守恒定律是重要的规律，请根据要求填空。
(1)现有反应,若足量 A 和7 g B 混合，充分反应后生成5 g C和3 g D，则参加反应的A和B质量比为 。
(2)若将18 g氯酸钾和2 g二氧化锰混合加热，反应一段时间后得到16 g固体混合物，则生成的氧气的质量_________
_______ g。
【举一反三8】在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。
表示种物质，部分物质的微观示意图见下表。和在一定条件下反应生成和
请回答以下问题：
(1)中属于单质的是 填化学式；
(2)若一定质量的和的恰好完全反应，可生成和，则的化学式是 。
【题型5】密闭容器中反应数据的处理
密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及反应一段时间后各物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.乙一定是该反应的催化剂
B.该反应属于化合反应
C.甲、丙的相对分子质量之比为4：15
D.若继续反应至丙的质量为55 g，整个反应过程中生成甲的质量刚好等于反应前容器内乙的质量
【举一反三1】在一密闭容器中放入X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应的认识正确的是（ ）
A.物质Y一定是单质
B.反应后物质Q的质量为12 g
C.反应过程中X、Q的质量比为5：4
D.物质Z一定是该反应的催化剂
【举一反三2】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.x的值是22
B.乙一定是该反应的催化剂
C.丁一定是化合物
D.参加反应的丙与丁的质量比为2：3
【举一反三3】在一定条件下，在一个密闭容器内发生某反应，测得反应过程中各物质的质量如下表所示，下列错误的是（ ）
A.反应后Z物质的质量为80 g
B.Y不一定是催化剂
C.该反应是分解反应
D.W可能是化合物
【举一反三4】发生化学反应，一段时间后测得反应数据如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A.丙一定是该反应的催化剂
B.该反应可能是分解反应
C.该反应生成的乙与丁的质量比为1:1
D.待测值为2
【举一反三5】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
t 时刻，在密闭容器内投入甲、乙、丙、丁四种物质，在 t2时刻测得容器内各物质的质量如下表所示：
第一步：根据质量守恒定律，计算未知物质的质量。a= 。
第二步：确定反应物和生成物。
反应后质量 的是反应物，质量 的是生成物，写出表达式并标出反应中各物质的质量关系： 。
第三步：根据题目要求解答问题。
(1)确定反应类型或物质类别。该反应的基本反应类型为 ；该反应中 一定是化合物。
(2)反应前后质量没有变化的物质 (填“一定”或“可能”)是该反应的催化剂。
(3)确定参加反应的各物质之间的质量关系。该反应中甲、丙、乙的质量变化之比为 。
【举一反三7】回答下列问题：
(1)化学反应前后必定不发生改变的是 (填字母)。
①原子数目 ②分子数目 ③元素种类 ④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量
A.①④⑥ B.①③⑤⑥
C.①②⑥ D.②③⑤
(2)某纯净物x在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为2x+3O22CO2+4H2O，则x的化学式为 。
(3)密闭容器中有甲、乙两种物质各 10 g，加热一段时间后测得容器中各物质的质量如下表所示：
下列选项正确的是 。
A.该反应为化合反应
B. x=54
C.丙、丁一定是单质
D.甲一定是化合物
【举一反三8】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【题型6】物质组成元素的推断
【典型例题】某同学为了检验气体X（纯净物）的元素组成，进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠，实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是（ ）
A.根据实验①的现象，说明气体X中只含氢元素
B.根据实验②的现象，说明气体X中只含碳元素
C.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢元素
D.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢、氧元素
【举一反三1】实验室里一般不能制得氧气的物质是（ ）
A.高锰酸钾（KMnO4）
B.氯酸钾（KClO3）
C.氯化钠（NaCl）
D.过氧化氢（H2O2）
【举一反三2】已知某纯净物4.6 g在足量的氧气中充分燃烧后，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水。下列关于该纯净物组成的说法，正确的是（ ）
A.只含有碳、氢元素
B.一定含有碳、氢、氧三种元素
C.一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素
D.以上选项都不对
质量守恒定律是化学的基本规律。
(1)定性推测：某纯净物A在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，推测 A 物质的元素组成：一定含有 元素，可能含有 元素，一定不含硫元素，其理论依据是 。
(2)定量计算：已知B物质在4.8 g氧气中恰好完全燃烧，生成4.4g 二氧化碳和2.7 g水。则参加反应的B的质量为 g；4.4g二氧化碳中碳元素的质量为 g，2.7 g水中氢元素的质量为 g，则 B中碳元素和氢元素的质量总和为 g， (填“大于”“小于”或“等于”)B物质的质量，所以B物质中含有 元素。
(3)原子守恒：某纯净物X在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为X+2O2CO2+ 2H2O。依据反应前后 的 和 均不变，可推知1个X分子中有 个碳原子、4个 原子，故可确定X的化学式为 。
设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。
【题型7】质量守恒定律的内容和微观解释
【典型例题】黑火药是我国古代“四大发明”之一，由木炭、硫和硝酸钾(KNO3)按一定比例混合而成，燃烧后会生成二氧化碳等物质。下列说法中，正确的是( )
A.黑火药由黑火药分子构成
B.黑火药的三种成分混合后不再保持各自的化学性质
C.黑火药燃烧前后，碳原子的存在形式保持不变
D.黑火药燃烧前后，原子的种类和数目保持不变
如图为某化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应，其中“”“”“”分别代表不同元素的原子，则构成反应物X的微粒中( )
A.必定含有“”和“”
B.必定含有“”和“”
C.只含有“”
D.只含有“”
下列物质在O2中充分燃烧时，不可能产生CO2的是( )
A.C2H2 B.NH3 C.C2H5OH D.CO
【举一反三3】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。下列说法错误的是（ ）
A.加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%
B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C.实验结束后，空气样品中不再含有氧气
D.拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变
【举一反三4】资源利用化是实现“碳中和”的重要途径，光催化转化为的反应微观示意图如下，下列说法正确的是（ ）
A.反应后，催化剂的质量减小
B.四种物质均由分子构成
C.参加反应的甲与乙的分子个数比为
D.反应前后原子的种类发生改变
我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应，该反应的微观示意图如图。
(1)生成物“”的化学式为 。
(2)该化学反应前后没有发生改变的微观粒子是 。
(3)从微观角度分析，化学反应的实质是 。
(4)参加反应的“”和“”的分子个数比为 。
【举一反三6】完成下列小题：
(1)如图所示，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到的现象是 ，反应的文字表达式是 。依据该反应，写出氢气的一条用途 。
(2)该反应前后分子种类 ，构成分子的原子种类 ，组成水的元素种类 。（填“改变”或“不变”）
(3)如图是该反应的微观示意图，你认为反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是 。（填“相等”或“不相等”）
请用质量守恒定律有关的知识来回答下列问题。
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量 ；
(2)将10 g A和足量B混合加热至恰好完全反应生成8 g C和4 g D，则B的质量为 g；
(3)将蔗糖隔绝空气加热只得到黑色的炭和水，则可知蔗糖中含有的元素是 (写符号)，推断的依据是 。
人教版（2024）九年级上册 第五单元 化学反应的定量关系课题1 质量守恒定律 题型专练（参考答案）
【题型1】质量守恒定律的实验探究
【典型例题】某科学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置验证质量守恒定律。则小试管中的液体和烧杯中的固体可选用（ ）
A.水和氯化钠固体
B.稀盐酸和铁粉
C.氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末
D.5%双氧水和二氧化锰粉末
【答案】C
【解析】水和氯化钠固体混合，没有新物质生成，属于物理变化，不能用于验证质量守恒定律，A错误；稀盐酸和铁粉反应生成氯化亚铁溶液和氢气，反应后氢气逸出，不能用于验证质量守恒定律，B错误；氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，没有气体物质逸出，反应前后容器中物质的总质量不变，能用于验证质量守恒定律，C正确；5%双氧水和二氧化锰粉末混合，双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应后氧气逸出，不能用于验证质量守恒定律，D错误 。
【举一反三1】某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律。下列说法正确的组合是 ( )
①涉及的化学反应都遵循质量守恒定律；
②若实验一红磷燃烧时，瓶塞没有塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，天平的指针向左偏转；
③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向右偏转；
④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，实验结束，天平平衡(忽略浮力)；
⑤实验三中，气球先膨胀，后变瘪。
A.①③⑤ B.①③④ C.②③④ D.①②⑤
【答案】B
【解析】①三个实验都发生了化学反应，都遵循质量守恒定律。②若实验一红磷燃烧时，瓶塞未塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，会导致产生的白烟(也就是五氧化二磷)逸出，从而使装置内质量偏小，故天平的指针将会偏右。③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，左盘质量减小，实验结束，天平的指针向右偏转。④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，装置密闭，其他操作不变，实验结束，天平平衡(忽略浮力)。
【举一反三2】小组同学通过红磷燃烧来验证质量守恒定律（如图所示）。下列错误的是（ ）
A.红磷燃烧产生大量白烟
B.气球可防止橡皮塞冲出
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
【答案】D
【解析】红磷燃烧时生成白色的五氧化二磷粉末，现象是产生大量白烟，A正确；红磷燃烧放热使气体膨胀进入气球内，气球变鼓，气球可以防止由于气压变大使橡皮塞冲出，B正确；红磷燃烧结束后，由于温度较高气体膨胀，此时气球是鼓的，有一个向上的浮力，若此时放在左盘，会使指针偏右，所以应冷却至室温再将锥形瓶放在天平上称量，C正确；根据质量守恒定律，参加反应的物质的质量总和等于生成的物质的质量总和，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，所以不能得出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的结论，D错误。
某同学把4 g硫放在给定的氧气中充分燃烧，实验数据如下表所示。
(1)以上数据说明，这三次实验中第 次恰好完全反应。
(2)第 次实验中硫有剩余，剩余 g。
(3)上述三次实验中符合质量守恒定律的有 个。
【答案】
(1)二 (2)一 1 (3)3
有同学设计如图所示的实验来验证质量守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码和游码平衡。取下烧杯并将两种溶液混合，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）。
你认为上述实验设计是否合理？请说明理由。若不合理，应如何改进？
【答案】
不合理，碳酸钠与盐酸反应会生成二氧化碳气体，气体逸出后，天平不会保持平衡，无法验证质量守恒定律。可将反应改为在密闭容器中进行
质量守恒定律的发现为化学的发展作出了重要贡献，某化学兴趣小组的同学对质量守恒定律进行了实验验证。
[方案设计]同学们依据已有的化学知识，设计了如图所示实验方案。
[实验分析](1)实验A，使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端粗钢丝加热数分钟，观察到 ，停止加热后冷却，观察到a端 。
(2)实验B锥形瓶内发生反应的化学方程式为 ，锥形瓶底部铺有少量细沙，其作用是 ；瓶口的气球的作用除了形成密闭环境，还可以________________(写一点即可)。
(3)实验C发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+X，其中X为 ；该实验过程中，托盘天平称量的物质质量的变化趋势与图中的 (填“甲”“乙”或“丙”)符合。
[实验结论](4)上述A~E五种实验方案中，能直接用来验证质量守恒定律的有 (填字母)。
[实验反思](5)下列说法中，正确的是 (填字母)。
A.实验的成功与否，取决于试剂的选择和装置的设计是否合理
B.实验B中，若红磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律
C.若托盘天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变
【答案】
(1)a端粗铜丝由红色变为黑色 下降
防止锥形瓶因受热不均而炸裂 平衡气压，避免胶塞被冲出(或收集生成物，防止污染空气)
(3)H O 乙
(4)BD
(5)A
【题型2】用质量守恒定律解释宏观现象
【典型例题】在密闭的装置中加热过量的铜粉，反应结束后，下列图像能正确反映对应关系的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类不变，则反应过程中，铜元素的质量不变；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，铜粉过量，所以氧气的质量会减少至零；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，反应过程中固体的质量增加，但不会从零开始增加；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，由质量守恒定律可知，化学反应过程中，物质的总质量保持不变。
【举一反三1】下列反应或过程所对应的图像正确的是 ( )
A.Cu在空气中灼烧后固体的质量
B.加热一定质量的高锰酸钾
C.红磷在密闭容器中燃烧
D.电解一定质量的水
【答案】A
【解析】Cu在空气中灼烧生成氧化铜，固体质量不断增加，且反应前不为0，反应完全后，固体质量保持不变，A正确；高锰酸钾加热到一定温度时才能分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，开始加热时无氧气产生且氧气质量应从零开始增加，B错误；一定质量的红磷在密闭容器中燃烧，根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，C错误；没有通电时没有气体生成，气体的质量为零，D错误。
【举一反三2】下列关于物质及变化的认识正确的是 ( )
A.电子、光子、量子属于化学物质
B.化学变化有可能创造出世界上原来不存在的物质
C.任何变化都遵循质量守恒定律
D.只有通过化学变化才能获得物质和能量
【答案】B
【解析】电子、光子、量子属于微观粒子，不属于化学物质，物质是宏观概念，A错误；利用化学知识，既可以提炼出自然界原来存在的物质，例如，从石油中提炼汽油、煤油、柴油等，还可以制造出自然界原来并不存在的物质，例如，用石油作原料制造塑料、合成纤维、合成橡胶、洗涤剂等，B正确；质量守恒定律适用于化学变化，任何化学变化都遵循质量守恒定律，C错误；有些物理变化也伴随着能量的变化，如物质的三态变化，D错误。
【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。
(1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2 O2（填“＞”“＝”“＜”）。
(2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子 不同而吸附O2实现分离。
(3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。
①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量
（选填“变大”“不变”或“变小”）。
②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为 。
【答案】(1)＜
(2)大小
(3)不变 t2℃～t3℃
【解析】（1）从膜分离制氮机技术原理可知，要得到氮气，需让氧气先透过膜，所以气体通过分离膜时渗透速率N2＜O2；
（2）分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子大小不同而吸附O2实现分离。因为分子筛具有均匀的微孔结构，其孔径大小与分子尺寸相当，能根据分子大小对气体进行筛选吸附；
（3）①根据图3可知，在一定温度下用O2将其 “再生”，此过程中FeO与O2反应生成Fe3O4，化学反应前后元素的质量不变，所以 “再生” 过程中铁元素的质量不变；
②将一定质量的失效催化剂进行“再生”得到四氧化三铁，由图2可知，合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为t2℃～t3℃。
请你用质量守恒定律解释下列现象。
（1）木材燃烧，余下灰烬的质量小于原木材的质量。
（2）铜丝在火焰上灼烧，灼烧后的“铜丝”质量大于原铜丝的质量。
（3）加热高锰酸钾，剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量。
（4）红磷在氧气中燃烧，生成的固体质量大于原红磷的质量。
【答案】
(1)根据质量守恒定律，参加反应的木材质量加上消耗的氧气的质量总和等于生成的灰烬的质量、二氧化碳的质量和水的质量总和。反应过程中，木材中大部分的碳、氢、氧等 元素转化为二氧化碳和水，因此余下的灰烬质量小于原木材的质量
(2)根据质量守恒定律，参加反应的铜丝的质量加上消耗的氧气的质量等于生成的氧化铜的质量，因此灼烧后固体的质量大于原铜丝的质量
(3)根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于反应后生成的锰酸钾、二氧化锰 和氧气的质量总和，加热后，生成的氧气逸出，因此剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量
(4)根据质量守恒定律，参加反应的红磷的质量加上消耗的氧气的质量等于生成的五氧化二磷固体的质量，因此生成的固体的质量大于原红磷的质量
【举一反三5】某同学将一小石块(主要成分是碳酸钙)放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？
【答案】不矛盾，碳酸钙分解后生成的二氧化碳气体逸出，故质量会减少。
【题型3】化学反应中化学式或化学计量数的推断
【典型例题】长征三号乙火箭是一种三级液体捆绑式运载火箭。它的第一、二级使用偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）作为推进剂，其反应原理为：C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应放出大量的热产生推力，第三级则使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂。下列说法中错误的是（ ）
A.物质X的化学式为N2
B.C2H8N2中碳、氢元素质量比为2：8
C.C2H8N2中氮元素的质量分数最大
D.火箭第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O
【答案】B
【解析】根据C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应前含有2个C原子，8个H原子，6个N原子，8个O原子，反应后含有2个C原子，8个O原子，8个H原子，故3X中含有6个N原子，故X的化学式为N2，A正确；C2H8N2中碳、氢元素质量比为：（12×2）：（1×8）＝3：1，B错误；C2H8N2中，碳元素的相对质量为：12×2＝24，氢元素的相对质量为1×8＝8，氮元素的相对质量为：14×2＝28，故氮元素的质量分数最大，C正确；第三级使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂，则是氢气和氧气点燃反应生成水，故第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O，D正确。
【举一反三1】2003年10月15日，我国发射的神舟五号首次载人飞行，宇航员杨利伟成功地环绕地球飞行十四圈。在航天器中把CO2转化成O2的一种反应为2Li2O2+2CO2═2X+O2，其中X的化学式是（ ）
A.Li B.Li2O C.LiOH D.Li2CO3
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律可知：化学变化前后原子个数和种类不变，由化学方程式2Li2O2+2CO2＝2X+O2可知，反应前4个锂原子，8个氧原子，2个碳原子，反应后2个氧原子，因此2X中含有4个锂原子，2个碳原子，6个氧原子，则X的化学式：Li2CO3。
【举一反三2】杭州亚运会开幕式，利用零碳甲醇点燃亚运主火炬，符合“碳中和”绿色理念。它是由焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成而得，发生的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+X，则X的化学式为（ ）
A.O2 B.H2O2 C.H2 D.H2O
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律，反应前后原子的个数、种类不变，由CO2+3H2CH3OH+X可以看出，反应前O、H原子的个数分别为1、2、6，反应后O、H原子的个数分别为1、1、4，则X的化学式为H2O。
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 。当汽车受撞击后，汽车安全气囊中的NH4NO3固体瞬间分解成N2O气体和一种常温下的无色液体，反应方程式是 。
【答案】CaSiO3；NH4NO3＝N2O↑+2H2O
【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。NH4NO3固体瞬间分解成N2O和一种常温下的无色液体水。
航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能 。为了解决空间站中二氧化碳堆积问题，科学家常采用过氧化钠（Na2O2）吸收，其化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+X，其中X的化学式为 。
【答案】供给呼吸；O2。
【解析】航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能供给呼吸。反应前后钠原子都是4个，碳原子都是2个，反应前氧原子是8个，反应后应该是8个，其中2个包含在未知物质中，X的化学式为O2。
2023年10月26日神舟十七号发射成功，完成与空间站人员的在轨轮换。在中国航天进展的道路上，这是又一个重要的里程碑!
【举一反三5】材料1：空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，航天员可自由呼吸甚至进行燃烧实验。应急用的氧气可通过电解水得到，航天员呼吸产生的CO2与电解水产生的氢气在一定条件下可再生水。通过反渗透膜（只允许水分子和少都分离子通过）处理，可净化舱内的生活污水。
材料2：硅、二氧化钛（TiO2）是优质的半导体材料，广泛应用于空间的太阳能电池。
材料3：长征系列火箭是中国自行研制的航天运载工具。其推进剂曾广泛使用液氢和液氧。目前二者被偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）两种常温液体取化。
请回答下列问题：
（1）空间站核心舱内气体中，体积分数最大的是 。
（2）反渗透膜的净化方式与实验室中的 操作原理相似。
（3）电解水产生应急用氧气的化学方程式 ，空间站中利用二氧化碳产生再生水的反应可表示为：CO2+4H22H2O+X，X的化学式为 。
（4）硅是地壳中含量较多的 （填“金属”或“非金属”）元素。
（5）使用液氢和液氧的火箭腾空时常出现白雾，其原因是 。
【答案】（1）氮气；
（2）过滤；
（3）2H2O2H2↑+O2↑；CH4；
（4）非金属；
（5）水蒸气遇冷液化。
【解析】（1）空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，则体积分数最大的是氮气；
（2）反渗透膜只允许水分子和少部分离子通过，净化方式与实验室中的过滤操作原理相似；
（3）水通电生成氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑；化学反应前后原子的种类和数目不变，反应前有1个8个H和2个O，反应后有4个H、2个O，则X的化学式为CH4；
（4）硅是地壳中含量较多的非金属元素；
（5）液氢和液氧反应产生水，水蒸气遇冷液化成水滴，则火箭腾空时常出现白雾。
【题型4】有关质量守恒定律的计算
【典型例题】某大学实验团队为确定某可燃物的成分，取该可燃物2.6g在氧气中完全燃烧，生成8.8gCO2和1.8gH2O，下列说法错误的是（ ）
A.消耗氧气的质量是8g
B.该反应的生成物均为氧化物
C.该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素
D.该可燃物中一定含有H两种元素，可能含O元素
【答案】D
【解析】先计算CO2中碳元素质量：；
再计算H2O中氢元素质量：；
碳、氢元素质量之和为，刚好等于可燃物质量，所以该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素。根据质量守恒定律，参与反应的物质的总质量等于反应生成的物质的总质量，则参加反应的氧气质量为；反应生成的CO2和H2O都由两种元素组成，且其中一种是氧元素，均为氧化物。
【举一反三1】14 g由乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)组成的混合物在足量的氧气中燃烧，生成18 g H2O和一定质量的CO2，混合物中乙炔、乙烯、乙烷的分子个数比可能为 ( )
A.2∶3∶4 B.4∶2∶3 C.5∶3∶5 D.3∶2∶4
【答案】C
【解析】18 g水中氢元素的质量为18 g×＝2 g，混合物中碳元素的质量为14 g﹣2 g＝12 g。混合物中碳元素和氢元素的原子个数比为：＝1∶2，故混合物中C2H2、C2H6分子数目之比为1∶1即可，与C2H4的量无关。
【举一反三2】10g甲与足量乙充分反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的甲、乙的质量比为（ ）
A.1：1 B.1：2 C.5：1 D.2：1
【答案】C
【解析】根据质量守恒定律，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。已知10g甲与足量乙反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的乙的质量为。所以参加反应的甲、乙的质量比为。
【举一反三3】在化学反应中，当与足量B完全反应后，生成和，则参加反应的A和B的质量比是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】在化学反应A+2B=C+2D中，当1.6gA与足量B完全反应后，生成4.1gC和3.9gD，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则参加反应的B的质量为：4.1g+3.9g-1.6g=6.4g，则参加反应的A和B的质量比是1.6g：6.4g=1：4。
【举一反三4】元素守恒观念有广泛应用。一定质量的化合物(化学式为C2H2)，完全燃烧生成56 g CO、88 g CO2和未知质量的H2O，请计算该化合物中所含碳元素的质量是( )
A.44 g B.48 g C.56 g D.46 g
【答案】B
【解析】该化合物中所含碳元素的质量是56 g××100%+88 g××100%＝48 g。
【举一反三5】现有一定量乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，在一定条件下反应生成8.1 g水，同时得到一氧化碳和二氧化碳的混合物12.6 g，参加反应的乙醇的质量为 g。
【答案】6.9
【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，一定量乙醇与一定量氧气反应生成水、二氧化碳和一氧化碳，水中的氢元素完全来自于乙醇，所以参加反应的乙醇的质量为：8.1 g××100%÷×100%＝6.9 g。
【举一反三6】在点燃的条件下，一定质量的乙炔[C2H2]与O2发生反应，结果生成H2O的质量为1.8g、生成CO与CO2的混合气体的质量为8g，那么参加反应的氧气质量是 g，参加反应的C2H2与O2的分子个数之比为 。
【答案】7.2 4：9
【解析】1.8g水中氢元素的质量为：，所以C2H2的质量为：，根据质量守恒定律， 氧气的质量为1.8 g+8g-2.6g=7.2g；
C2H2与O2的分子数之比为。
【举一反三7】质量守恒定律是重要的规律，请根据要求填空。
(1)现有反应,若足量 A 和7 g B 混合，充分反应后生成5 g C和3 g D，则参加反应的A和B质量比为 。
(2)若将18 g氯酸钾和2 g二氧化锰混合加热，反应一段时间后得到16 g固体混合物，则生成的氧气的质量_________
_______ g。
【答案】(1)1:7 (2)4
【解析】(1)根据质量守恒定律：反应物总质量与生成物总质量相等可知，参加反应的A的质量为 5 g+3 g-7 g=1 g,则参加反应的A和B的质量比为 1 g:7 g=1:7。(2)根据质量守恒定律可知，生成氧气的质量为 18 g+2 g-16 g=4 g。
【举一反三8】在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。
表示种物质，部分物质的微观示意图见下表。和在一定条件下反应生成和
请回答以下问题：
(1)中属于单质的是 填化学式；
(2)若一定质量的和的恰好完全反应，可生成和，则的化学式是 。
【答案】(1)O2
(2)CH4
【解析】（1）据图可知,B是由一种元素组成的纯净物,而C和D都是由两种元素组成的纯净物,故B是单质,一个B的分子由两个氧原子构成,故其化学式为：O2；
（2）由题意可知,若一定质量的A和64g的B恰好完全反应,可生成44g C和36g D,根据质量守恒定律可知,A中碳元素的质量为：44g×=12g,氢元素的质量为：36g×=4g,由于12g+4g=16g。所以,A中不含有氧元素.A中碳、氢元素的原子个数比是：所以,A的化学式是：CH4。
【题型5】密闭容器中反应数据的处理
密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及反应一段时间后各物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.乙一定是该反应的催化剂
B.该反应属于化合反应
C.甲、丙的相对分子质量之比为4：15
D.若继续反应至丙的质量为55 g，整个反应过程中生成甲的质量刚好等于反应前容器内乙的质量
【答案】D
【举一反三1】在一密闭容器中放入X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应的认识正确的是（ ）
A.物质Y一定是单质
B.反应后物质Q的质量为12 g
C.反应过程中X、Q的质量比为5：4
D.物质Z一定是该反应的催化剂
【答案】B
【解析】未知数值为：20+2+1+37﹣15﹣32﹣1＝12，反应后X、Q质量减小，都是反应物，Y质量增大，是生成物，即X、Q反应生成Y，因此Y是化合物，A错误；反应后物质Q的质量为12 g，B正确；反应过程中X、Q的质量比为：（20﹣15）：（37﹣12）＝1：5，C错误；反应前后Z质量不变，可能是催化剂，也可能既不是催化剂也不是反应物和生成物，D错误。
【举一反三2】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.x的值是22
B.乙一定是该反应的催化剂
C.丁一定是化合物
D.参加反应的丙与丁的质量比为2：3
【答案】D
【解析】由四种物质反应前后各物质的质量可知，乙的质量不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；反应前后丙的质量减少了16 g﹣10 g＝6 g，故是反应物，参加反应的质量为6 g；丁是反应物，参加反应的质量为40 g﹣31 g＝9 g；由质量守恒定律，甲应是生成物，生成的质量为6 g+9 g＝15 g，故x的数值为6+15＝21。该化学反应中丙、丁都是反应物，丁不一定是化合物，参加反应的丙与丁的质量比为6 g：9 g＝2：3。
【举一反三3】在一定条件下，在一个密闭容器内发生某反应，测得反应过程中各物质的质量如下表所示，下列错误的是（ ）
A.反应后Z物质的质量为80 g
B.Y不一定是催化剂
C.该反应是分解反应
D.W可能是化合物
【答案】A
【解析】反应前各物质的质量总和＝反应后生成各物质的质量总和，可得：10 g+3 g+90 g+0 g＝3.2 g+3 g+待测+3.2 g，所以可以求得Z反应后的质量为：93.6 g，故A错误；因为不知道Y是否改变了该反应的速率，所以虽然在反应前后Y的质量没有发生改变，但不能仅据此来判断是否为催化剂，即Y可能为催化剂，也可能不是催化剂，故B正确；Z、W的质量增加为生成物，X的质量减少为反应物，Y的质量不变可能为催化剂，根据反应类型的特点可以判断该反应是分解反应，故C正确；由于不知道这些物质中所含的元素种类，所以W有可能为化合物，当然也可能为单质，故D正确。
【举一反三4】发生化学反应，一段时间后测得反应数据如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A.丙一定是该反应的催化剂
B.该反应可能是分解反应
C.该反应生成的乙与丁的质量比为1:1
D.待测值为2
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律，，待测=2，甲的物质反应前后减少，为反应物，乙的质量反应前后增加，为生成物，丙的质量在化学反应前后未变，则丙可能是反应的催化剂或没有参加反应，丁的质量反应前后增加，为生成物，则反应是。该反应为，符合“一变多”的特点，属于分解反应；该反应生成的乙与丁的质量比为。
【举一反三5】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【答案】(1)100 (2)化学性质 (3)15:8 (4)化合
【解析】(1)根据质量守恒定律分析表格数据，可知40 g+40 g+10 g +32 g=12 g+x g+10 g，解得x=100。 (2)化学反应前后，催化剂的质量和化学性质均没有发生变化。(3)对比反应前后各物质质量变化情况，可知该反应为28 ga与32 gd反应生成60 g b、则参加反应的 b、d质量比为 60 g:32 g=15:8。(4)该反应为a与d反应生成b，属于化合反应。
t 时刻，在密闭容器内投入甲、乙、丙、丁四种物质，在 t2时刻测得容器内各物质的质量如下表所示：
第一步：根据质量守恒定律，计算未知物质的质量。a= 。
第二步：确定反应物和生成物。
反应后质量 的是反应物，质量 的是生成物，写出表达式并标出反应中各物质的质量关系： 。
第三步：根据题目要求解答问题。
(1)确定反应类型或物质类别。该反应的基本反应类型为 ；该反应中 一定是化合物。
(2)反应前后质量没有变化的物质 (填“一定”或“可能”)是该反应的催化剂。
(3)确定参加反应的各物质之间的质量关系。该反应中甲、丙、乙的质量变化之比为 。
【答案】
第一步:2
第二步：减小 增大 甲 + 丙 →乙
12.8 g 3.2 g 16 g
第三步：(1)化合反应 乙 (2)可能 (3)4:1:5
【举一反三7】回答下列问题：
(1)化学反应前后必定不发生改变的是 (填字母)。
①原子数目 ②分子数目 ③元素种类 ④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量
A.①④⑥ B.①③⑤⑥
C.①②⑥ D.②③⑤
(2)某纯净物x在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为2x+3O22CO2+4H2O，则x的化学式为 。
(3)密闭容器中有甲、乙两种物质各 10 g，加热一段时间后测得容器中各物质的质量如下表所示：
下列选项正确的是 。
A.该反应为化合反应
B. x=54
C.丙、丁一定是单质
D.甲一定是化合物
【答案】(1)B (2)CH O (3)D
【举一反三8】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【答案】(1)100 (2)化学性质 (3)15:8 (4)化合
【解析】(1)根据质量守恒定律分析表格数据，可知40 g+40 g+10 g +32 g=12 g+x g+10 g，解得x=100。 (2)化学反应前后，催化剂的质量和化学性质均没有发生变化。(3)对比反应前后各物质质量变化情况，可知该反应为28 ga与32 gd反应生成60 g b、则参加反应的 b、d质量比为 60 g:32 g=15:8。(4)该反应为a与d反应生成b，属于化合反应。
【题型6】物质组成元素的推断
【典型例题】某同学为了检验气体X（纯净物）的元素组成，进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠，实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是（ ）
A.根据实验①的现象，说明气体X中只含氢元素
B.根据实验②的现象，说明气体X中只含碳元素
C.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢元素
D.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢、氧元素
【答案】C
【解析】实验①中干冷烧杯内壁有水珠，说明生成了水，气体X中一定含有氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，A错误；气体燃烧后生成了能使澄清的石灰水变浑浊的二氧化碳，由质量守恒定律可知，气体X中一定含有碳元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，B错误；气体燃烧后生成了二氧化碳和水，生成物中共有碳、氢、氧三种元素，由质量守恒定律可知，气体X一定含有碳元素与氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，C正确；气体燃烧后生成了二氧化碳和水，生成物中共有碳、氢、氧三种元素，由质量守恒定律可知，气体X一定含有碳元素与氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，D错误。
【举一反三1】实验室里一般不能制得氧气的物质是（ ）
A.高锰酸钾（KMnO4）
B.氯酸钾（KClO3）
C.氯化钠（NaCl）
D.过氧化氢（H2O2）
【答案】C
【解析】高锰酸钾中含有氧元素，在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，实验室里可以用高锰酸钾制得氧气，故A错误；氯酸钾中含有氧元素，在二氧化锰的催化作用下、在加热条件下生成氯化钾和氧气，实验室里可以用氯酸钾制得氧气，故B错误；氯化钠中不含氧元素，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变可知，氯化钠不能生成氧气，实验室里不可以用氯化钠制得氧气，故C正确；过氧化氢中含有氧元素，在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，实验室里可以用过氧化氢制得氧气，故D错误。
【举一反三2】已知某纯净物4.6 g在足量的氧气中充分燃烧后，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水。下列关于该纯净物组成的说法，正确的是（ ）
A.只含有碳、氢元素
B.一定含有碳、氢、氧三种元素
C.一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素
D.以上选项都不对
【答案】B
【解析】8.8 gCO2中含有碳元素的质量为：8.8 g××100%＝2.4 g，5.4 g水中含有氢元素的质量为：5.4 g××100%＝0.6 g，生成物8.8 g二氧化碳和5.4 g水中所含碳、氢元素的质量和＝2.4 g+0.6 g＝3 g，3 g＜4.6 g，该物质中含氧元素的质量为：4.6 g﹣3 g＝1.6 g，则该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素。
质量守恒定律是化学的基本规律。
(1)定性推测：某纯净物A在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，推测 A 物质的元素组成：一定含有 元素，可能含有 元素，一定不含硫元素，其理论依据是 。
(2)定量计算：已知B物质在4.8 g氧气中恰好完全燃烧，生成4.4g 二氧化碳和2.7 g水。则参加反应的B的质量为 g；4.4g二氧化碳中碳元素的质量为 g，2.7 g水中氢元素的质量为 g，则 B中碳元素和氢元素的质量总和为 g， (填“大于”“小于”或“等于”)B物质的质量，所以B物质中含有 元素。
(3)原子守恒：某纯净物X在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为X+2O2CO2+ 2H2O。依据反应前后 的 和 均不变，可推知1个X分子中有 个碳原子、4个 原子，故可确定X的化学式为 。
【答案】
(1)碳、氢 氧 化学反应前后元素的种类不变
(2)2.3 1.2 0.3 1.5 小于 碳、氢、氧
(3)原子 种类 数目 1 氢 CH
设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。
【答案】
取一张普通纸张，点燃，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，观察到烧杯内壁有水雾，燃烧一段时间后，将小烧杯迅速倒转过来，向该小烧杯中倒入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊
【题型7】质量守恒定律的内容和微观解释
【典型例题】黑火药是我国古代“四大发明”之一，由木炭、硫和硝酸钾(KNO3)按一定比例混合而成，燃烧后会生成二氧化碳等物质。下列说法中，正确的是( )
A.黑火药由黑火药分子构成
B.黑火药的三种成分混合后不再保持各自的化学性质
C.黑火药燃烧前后，碳原子的存在形式保持不变
D.黑火药燃烧前后，原子的种类和数目保持不变
【答案】D
如图为某化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应，其中“”“”“”分别代表不同元素的原子，则构成反应物X的微粒中( )
A.必定含有“”和“”
B.必定含有“”和“”
C.只含有“”
D.只含有“”
【答案】A
【解析】
由化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应可知，反应前有一个“”“”，反应后有两个“”、一个“”、两个“”，根据质量守恒定律反应前后原子的种类及数目不变可推出构成反应物X的微粒中必定含有“”和“”，故选A。
下列物质在O2中充分燃烧时，不可能产生CO2的是( )
A.C2H2 B.NH3 C.C2H5OH D.CO
【答案】B
【解析】
由质量守恒定律可知反应前后，元素种类不变，含碳元素的物质燃烧可生成二氧化碳，因此NH3中不含碳元素，不会生成二氧化碳。
【举一反三3】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。下列说法错误的是（ ）
A.加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%
B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C.实验结束后，空气样品中不再含有氧气
D.拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变
【答案】C
【解析】由氧气含量随时间变化的曲线图可知，加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%；
由氧气含量随时间变化的曲线图可知，随着反应的进行，氧气的含量逐渐减小，说明铜在加热条件下能与氧气发生化学反应；终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%，说明实验结束后，空气样品中仍含有氧气；由质量守恒定律可知，化学反应前后物质的总质量不变，拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变。
【举一反三4】资源利用化是实现“碳中和”的重要途径，光催化转化为的反应微观示意图如下，下列说法正确的是（ ）
A.反应后，催化剂的质量减小
B.四种物质均由分子构成
C.参加反应的甲与乙的分子个数比为
D.反应前后原子的种类发生改变
【答案】B
【解析】如图所示，该反应是二氧化碳和氢气在光照和催化剂的条件下反应生成甲烷和水。催化剂反应前后质量不变；根据图示可知四种物质均有分子构成；根据分析，参加反应甲和乙的分子个数比为1:4时遵守质量守恒定律；反应前后原子的种类不变。
我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应，该反应的微观示意图如图。
(1)生成物“”的化学式为 。
(2)该化学反应前后没有发生改变的微观粒子是 。
(3)从微观角度分析，化学反应的实质是 。
(4)参加反应的“”和“”的分子个数比为 。
【答案】
(1)C H O (2)碳原子、氧原子、氢原子 (3)分子分解成原子，原子重新结合成新分子 (4)1:3
【举一反三6】完成下列小题：
(1)如图所示，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到的现象是 ，反应的文字表达式是 。依据该反应，写出氢气的一条用途 。
(2)该反应前后分子种类 ，构成分子的原子种类 ，组成水的元素种类 。（填“改变”或“不变”）
(3)如图是该反应的微观示意图，你认为反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是 。（填“相等”或“不相等”）
【答案】(1)火焰为淡蓝色，烧杯内壁上出现水雾，烧杯较热 氢气+氧气水 可以做燃料/冶炼金属
(2)改变 不变 不变
(3)相等
【解析】（1）图2中，在空气中点燃纯净的氢气，火焰为淡蓝色，在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，烧杯内壁上出现水雾，用手轻轻触摸烧杯外壁，感觉到烧杯较热，说明该反应过程中放热；
氢气燃烧生成水，该反应的文字表达式是：氢气+氧气水；
氢气具有可燃性，可以做燃料，具有还原性，可以冶炼金属等；
（2）由微观示意图分析，该反应前后分子种类改变，构成分子的原子种类不变，组成水的元素种类不变；
（3）由该反应的微观示意图看出，反应前后原子的种类、个数均不变，因此反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是相等。
请用质量守恒定律有关的知识来回答下列问题。
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量 ；
(2)将10 g A和足量B混合加热至恰好完全反应生成8 g C和4 g D，则B的质量为 g；
(3)将蔗糖隔绝空气加热只得到黑色的炭和水，则可知蔗糖中含有的元素是 (写符号)，推断的依据是 。
【答案】
(1)大 (2)2 (3)C、H、O 反应前后元素种类不变
【解析】
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量大，是因为氧气参加了反应。(2)将10 gA 和足量 B 混合加热至恰好完全反应生成8 g C 和4 g D，则B的质量为：8 g+4 g﹣10 g＝2 g。
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人教版（2024）九年级上册 第五单元 化学反应的定量关系课题1 质量守恒定律 题型专练
【题型1】质量守恒定律的实验探究
【典型例题】某科学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置验证质量守恒定律。则小试管中的液体和烧杯中的固体可选用（ ）
A.水和氯化钠固体
B.稀盐酸和铁粉
C.氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末
D.5%双氧水和二氧化锰粉末
【举一反三1】某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律。下列说法正确的组合是 ( )
①涉及的化学反应都遵循质量守恒定律；
②若实验一红磷燃烧时，瓶塞没有塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，天平的指针向左偏转；
③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向右偏转；
④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，实验结束，天平平衡(忽略浮力)；
⑤实验三中，气球先膨胀，后变瘪。
A.①③⑤ B.①③④ C.②③④ D.①②⑤
【举一反三2】小组同学通过红磷燃烧来验证质量守恒定律（如图所示）。下列错误的是（ ）
A.红磷燃烧产生大量白烟
B.气球可防止橡皮塞冲出
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
某同学把4 g硫放在给定的氧气中充分燃烧，实验数据如下表所示。
(1)以上数据说明，这三次实验中第 次恰好完全反应。
(2)第 次实验中硫有剩余，剩余 g。
(3)上述三次实验中符合质量守恒定律的有 个。
有同学设计如图所示的实验来验证质量守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码和游码平衡。取下烧杯并将两种溶液混合，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）。
你认为上述实验设计是否合理？请说明理由。若不合理，应如何改进？
质量守恒定律的发现为化学的发展作出了重要贡献，某化学兴趣小组的同学对质量守恒定律进行了实验验证。
[方案设计]同学们依据已有的化学知识，设计了如图所示实验方案。
[实验分析](1)实验A，使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端粗钢丝加热数分钟，观察到 ，停止加热后冷却，观察到a端 。
(2)实验B锥形瓶内发生反应的化学方程式为 ，锥形瓶底部铺有少量细沙，其作用是 ；瓶口的气球的作用除了形成密闭环境，还可以________________(写一点即可)。
(3)实验C发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+X，其中X为 ；该实验过程中，托盘天平称量的物质质量的变化趋势与图中的 (填“甲”“乙”或“丙”)符合。
[实验结论](4)上述A~E五种实验方案中，能直接用来验证质量守恒定律的有 (填字母)。
[实验反思](5)下列说法中，正确的是 (填字母)。
A.实验的成功与否，取决于试剂的选择和装置的设计是否合理
B.实验B中，若红磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律
C.若托盘天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变
【题型2】用质量守恒定律解释宏观现象
【典型例题】在密闭的装置中加热过量的铜粉，反应结束后，下列图像能正确反映对应关系的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【举一反三1】下列反应或过程所对应的图像正确的是 ( )
A.Cu在空气中灼烧后固体的质量
B.加热一定质量的高锰酸钾
C.红磷在密闭容器中燃烧
D.电解一定质量的水
【举一反三2】下列关于物质及变化的认识正确的是 ( )
A.电子、光子、量子属于化学物质
B.化学变化有可能创造出世界上原来不存在的物质
C.任何变化都遵循质量守恒定律
D.只有通过化学变化才能获得物质和能量
【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。
(1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2 O2（填“＞”“＝”“＜”）。
(2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子 不同而吸附O2实现分离。
(3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。
①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量
（选填“变大”“不变”或“变小”）。
②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为 。
请你用质量守恒定律解释下列现象。
（1）木材燃烧，余下灰烬的质量小于原木材的质量。
（2）铜丝在火焰上灼烧，灼烧后的“铜丝”质量大于原铜丝的质量。
（3）加热高锰酸钾，剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量。
（4）红磷在氧气中燃烧，生成的固体质量大于原红磷的质量。
【举一反三5】某同学将一小石块(主要成分是碳酸钙)放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？
【题型3】化学反应中化学式或化学计量数的推断
【典型例题】长征三号乙火箭是一种三级液体捆绑式运载火箭。它的第一、二级使用偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）作为推进剂，其反应原理为：C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应放出大量的热产生推力，第三级则使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂。下列说法中错误的是（ ）
A.物质X的化学式为N2
B.C2H8N2中碳、氢元素质量比为2：8
C.C2H8N2中氮元素的质量分数最大
D.火箭第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O
【举一反三1】2003年10月15日，我国发射的神舟五号首次载人飞行，宇航员杨利伟成功地环绕地球飞行十四圈。在航天器中把CO2转化成O2的一种反应为2Li2O2+2CO2═2X+O2，其中X的化学式是（ ）
A.Li B.Li2O C.LiOH D.Li2CO3
【举一反三2】杭州亚运会开幕式，利用零碳甲醇点燃亚运主火炬，符合“碳中和”绿色理念。它是由焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成而得，发生的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+X，则X的化学式为（ ）
A.O2 B.H2O2 C.H2 D.H2O
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 。当汽车受撞击后，汽车安全气囊中的NH4NO3固体瞬间分解成N2O气体和一种常温下的无色液体，反应方程式是 。
航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能 。为了解决空间站中二氧化碳堆积问题，科学家常采用过氧化钠（Na2O2）吸收，其化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+X，其中X的化学式为 。
2023年10月26日神舟十七号发射成功，完成与空间站人员的在轨轮换。在中国航天进展的道路上，这是又一个重要的里程碑!
【举一反三5】材料1：空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，航天员可自由呼吸甚至进行燃烧实验。应急用的氧气可通过电解水得到，航天员呼吸产生的CO2与电解水产生的氢气在一定条件下可再生水。通过反渗透膜（只允许水分子和少都分离子通过）处理，可净化舱内的生活污水。
材料2：硅、二氧化钛（TiO2）是优质的半导体材料，广泛应用于空间的太阳能电池。
材料3：长征系列火箭是中国自行研制的航天运载工具。其推进剂曾广泛使用液氢和液氧。目前二者被偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）两种常温液体取化。
请回答下列问题：
（1）空间站核心舱内气体中，体积分数最大的是 。
（2）反渗透膜的净化方式与实验室中的 操作原理相似。
（3）电解水产生应急用氧气的化学方程式 ，空间站中利用二氧化碳产生再生水的反应可表示为：CO2+4H22H2O+X，X的化学式为 。
（4）硅是地壳中含量较多的 （填“金属”或“非金属”）元素。
（5）使用液氢和液氧的火箭腾空时常出现白雾，其原因是 。
【题型4】有关质量守恒定律的计算
【典型例题】某大学实验团队为确定某可燃物的成分，取该可燃物2.6g在氧气中完全燃烧，生成8.8gCO2和1.8gH2O，下列说法错误的是（ ）
A.消耗氧气的质量是8g
B.该反应的生成物均为氧化物
C.该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素
D.该可燃物中一定含有H两种元素，可能含O元素
【举一反三1】14 g由乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)组成的混合物在足量的氧气中燃烧，生成18 g H2O和一定质量的CO2，混合物中乙炔、乙烯、乙烷的分子个数比可能为 ( )
A.2∶3∶4 B.4∶2∶3 C.5∶3∶5 D.3∶2∶4
【举一反三2】10g甲与足量乙充分反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的甲、乙的质量比为（ ）
A.1：1 B.1：2 C.5：1 D.2：1
【举一反三3】在化学反应中，当与足量B完全反应后，生成和，则参加反应的A和B的质量比是（ ）
A. B. C. D.
【举一反三4】元素守恒观念有广泛应用。一定质量的化合物(化学式为C2H2)，完全燃烧生成56 g CO、88 g CO2和未知质量的H2O，请计算该化合物中所含碳元素的质量是( )
A.44 g B.48 g C.56 g D.46 g
【举一反三5】现有一定量乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，在一定条件下反应生成8.1 g水，同时得到一氧化碳和二氧化碳的混合物12.6 g，参加反应的乙醇的质量为 g。
【举一反三6】在点燃的条件下，一定质量的乙炔[C2H2]与O2发生反应，结果生成H2O的质量为1.8g、生成CO与CO2的混合气体的质量为8g，那么参加反应的氧气质量是 g，参加反应的C2H2与O2的分子个数之比为 。
【举一反三7】质量守恒定律是重要的规律，请根据要求填空。
(1)现有反应,若足量 A 和7 g B 混合，充分反应后生成5 g C和3 g D，则参加反应的A和B质量比为 。
(2)若将18 g氯酸钾和2 g二氧化锰混合加热，反应一段时间后得到16 g固体混合物，则生成的氧气的质量_________
_______ g。
【举一反三8】在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。
表示种物质，部分物质的微观示意图见下表。和在一定条件下反应生成和
请回答以下问题：
(1)中属于单质的是 填化学式；
(2)若一定质量的和的恰好完全反应，可生成和，则的化学式是 。
【题型5】密闭容器中反应数据的处理
密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及反应一段时间后各物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.乙一定是该反应的催化剂
B.该反应属于化合反应
C.甲、丙的相对分子质量之比为4：15
D.若继续反应至丙的质量为55 g，整个反应过程中生成甲的质量刚好等于反应前容器内乙的质量
【举一反三1】在一密闭容器中放入X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应的认识正确的是（ ）
A.物质Y一定是单质
B.反应后物质Q的质量为12 g
C.反应过程中X、Q的质量比为5：4
D.物质Z一定是该反应的催化剂
【举一反三2】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.x的值是22
B.乙一定是该反应的催化剂
C.丁一定是化合物
D.参加反应的丙与丁的质量比为2：3
【举一反三3】在一定条件下，在一个密闭容器内发生某反应，测得反应过程中各物质的质量如下表所示，下列错误的是（ ）
A.反应后Z物质的质量为80 g
B.Y不一定是催化剂
C.该反应是分解反应
D.W可能是化合物
【举一反三4】发生化学反应，一段时间后测得反应数据如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A.丙一定是该反应的催化剂
B.该反应可能是分解反应
C.该反应生成的乙与丁的质量比为1:1
D.待测值为2
【举一反三5】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
t 时刻，在密闭容器内投入甲、乙、丙、丁四种物质，在 t2时刻测得容器内各物质的质量如下表所示：
第一步：根据质量守恒定律，计算未知物质的质量。a= 。
第二步：确定反应物和生成物。
反应后质量 的是反应物，质量 的是生成物，写出表达式并标出反应中各物质的质量关系： 。
第三步：根据题目要求解答问题。
(1)确定反应类型或物质类别。该反应的基本反应类型为 ；该反应中 一定是化合物。
(2)反应前后质量没有变化的物质 (填“一定”或“可能”)是该反应的催化剂。
(3)确定参加反应的各物质之间的质量关系。该反应中甲、丙、乙的质量变化之比为 。
【举一反三7】回答下列问题：
(1)化学反应前后必定不发生改变的是 (填字母)。
①原子数目 ②分子数目 ③元素种类 ④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量
A.①④⑥ B.①③⑤⑥
C.①②⑥ D.②③⑤
(2)某纯净物x在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为2x+3O22CO2+4H2O，则x的化学式为 。
(3)密闭容器中有甲、乙两种物质各 10 g，加热一段时间后测得容器中各物质的质量如下表所示：
下列选项正确的是 。
A.该反应为化合反应
B. x=54
C.丙、丁一定是单质
D.甲一定是化合物
【举一反三8】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【题型6】物质组成元素的推断
【典型例题】某同学为了检验气体X（纯净物）的元素组成，进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠，实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是（ ）
A.根据实验①的现象，说明气体X中只含氢元素
B.根据实验②的现象，说明气体X中只含碳元素
C.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢元素
D.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢、氧元素
【举一反三1】实验室里一般不能制得氧气的物质是（ ）
A.高锰酸钾（KMnO4）
B.氯酸钾（KClO3）
C.氯化钠（NaCl）
D.过氧化氢（H2O2）
【举一反三2】已知某纯净物4.6 g在足量的氧气中充分燃烧后，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水。下列关于该纯净物组成的说法，正确的是（ ）
A.只含有碳、氢元素
B.一定含有碳、氢、氧三种元素
C.一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素
D.以上选项都不对
质量守恒定律是化学的基本规律。
(1)定性推测：某纯净物A在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，推测 A 物质的元素组成：一定含有 元素，可能含有 元素，一定不含硫元素，其理论依据是 。
(2)定量计算：已知B物质在4.8 g氧气中恰好完全燃烧，生成4.4g 二氧化碳和2.7 g水。则参加反应的B的质量为 g；4.4g二氧化碳中碳元素的质量为 g，2.7 g水中氢元素的质量为 g，则 B中碳元素和氢元素的质量总和为 g， (填“大于”“小于”或“等于”)B物质的质量，所以B物质中含有 元素。
(3)原子守恒：某纯净物X在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为X+2O2CO2+ 2H2O。依据反应前后 的 和 均不变，可推知1个X分子中有 个碳原子、4个 原子，故可确定X的化学式为 。
设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。
【题型7】质量守恒定律的内容和微观解释
【典型例题】黑火药是我国古代“四大发明”之一，由木炭、硫和硝酸钾(KNO3)按一定比例混合而成，燃烧后会生成二氧化碳等物质。下列说法中，正确的是( )
A.黑火药由黑火药分子构成
B.黑火药的三种成分混合后不再保持各自的化学性质
C.黑火药燃烧前后，碳原子的存在形式保持不变
D.黑火药燃烧前后，原子的种类和数目保持不变
如图为某化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应，其中“”“”“”分别代表不同元素的原子，则构成反应物X的微粒中( )
A.必定含有“”和“”
B.必定含有“”和“”
C.只含有“”
D.只含有“”
下列物质在O2中充分燃烧时，不可能产生CO2的是( )
A.C2H2 B.NH3 C.C2H5OH D.CO
【举一反三3】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。下列说法错误的是（ ）
A.加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%
B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C.实验结束后，空气样品中不再含有氧气
D.拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变
【举一反三4】资源利用化是实现“碳中和”的重要途径，光催化转化为的反应微观示意图如下，下列说法正确的是（ ）
A.反应后，催化剂的质量减小
B.四种物质均由分子构成
C.参加反应的甲与乙的分子个数比为
D.反应前后原子的种类发生改变
我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应，该反应的微观示意图如图。
(1)生成物“”的化学式为 。
(2)该化学反应前后没有发生改变的微观粒子是 。
(3)从微观角度分析，化学反应的实质是 。
(4)参加反应的“”和“”的分子个数比为 。
【举一反三6】完成下列小题：
(1)如图所示，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到的现象是 ，反应的文字表达式是 。依据该反应，写出氢气的一条用途 。
(2)该反应前后分子种类 ，构成分子的原子种类 ，组成水的元素种类 。（填“改变”或“不变”）
(3)如图是该反应的微观示意图，你认为反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是 。（填“相等”或“不相等”）
请用质量守恒定律有关的知识来回答下列问题。
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量 ；
(2)将10 g A和足量B混合加热至恰好完全反应生成8 g C和4 g D，则B的质量为 g；
(3)将蔗糖隔绝空气加热只得到黑色的炭和水，则可知蔗糖中含有的元素是 (写符号)，推断的依据是 。
人教版（2024）九年级上册 第五单元 化学反应的定量关系课题1 质量守恒定律 题型专练（参考答案）
【题型1】质量守恒定律的实验探究
【典型例题】某科学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置验证质量守恒定律。则小试管中的液体和烧杯中的固体可选用（ ）
A.水和氯化钠固体
B.稀盐酸和铁粉
C.氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末
D.5%双氧水和二氧化锰粉末
【答案】C
【解析】水和氯化钠固体混合，没有新物质生成，属于物理变化，不能用于验证质量守恒定律，A错误；稀盐酸和铁粉反应生成氯化亚铁溶液和氢气，反应后氢气逸出，不能用于验证质量守恒定律，B错误；氢氧化钙溶液和碳酸钠粉末反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，没有气体物质逸出，反应前后容器中物质的总质量不变，能用于验证质量守恒定律，C正确；5%双氧水和二氧化锰粉末混合，双氧水在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应后氧气逸出，不能用于验证质量守恒定律，D错误 。
【举一反三1】某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律。下列说法正确的组合是 ( )
①涉及的化学反应都遵循质量守恒定律；
②若实验一红磷燃烧时，瓶塞没有塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，天平的指针向左偏转；
③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向右偏转；
④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，实验结束，天平平衡(忽略浮力)；
⑤实验三中，气球先膨胀，后变瘪。
A.①③⑤ B.①③④ C.②③④ D.①②⑤
【答案】B
【解析】①三个实验都发生了化学反应，都遵循质量守恒定律。②若实验一红磷燃烧时，瓶塞未塞紧，待燃烧完毕后再塞紧，会导致产生的白烟(也就是五氧化二磷)逸出，从而使装置内质量偏小，故天平的指针将会偏右。③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，左盘质量减小，实验结束，天平的指针向右偏转。④将实验二中的烧杯换成带有气球的装置(如实验三)，装置密闭，其他操作不变，实验结束，天平平衡(忽略浮力)。
【举一反三2】小组同学通过红磷燃烧来验证质量守恒定律（如图所示）。下列错误的是（ ）
A.红磷燃烧产生大量白烟
B.气球可防止橡皮塞冲出
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
【答案】D
【解析】红磷燃烧时生成白色的五氧化二磷粉末，现象是产生大量白烟，A正确；红磷燃烧放热使气体膨胀进入气球内，气球变鼓，气球可以防止由于气压变大使橡皮塞冲出，B正确；红磷燃烧结束后，由于温度较高气体膨胀，此时气球是鼓的，有一个向上的浮力，若此时放在左盘，会使指针偏右，所以应冷却至室温再将锥形瓶放在天平上称量，C正确；根据质量守恒定律，参加反应的物质的质量总和等于生成的物质的质量总和，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，所以不能得出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的结论，D错误。
某同学把4 g硫放在给定的氧气中充分燃烧，实验数据如下表所示。
(1)以上数据说明，这三次实验中第 次恰好完全反应。
(2)第 次实验中硫有剩余，剩余 g。
(3)上述三次实验中符合质量守恒定律的有 个。
【答案】
(1)二 (2)一 1 (3)3
有同学设计如图所示的实验来验证质量守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码和游码平衡。取下烧杯并将两种溶液混合，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）。
你认为上述实验设计是否合理？请说明理由。若不合理，应如何改进？
【答案】
不合理，碳酸钠与盐酸反应会生成二氧化碳气体，气体逸出后，天平不会保持平衡，无法验证质量守恒定律。可将反应改为在密闭容器中进行
质量守恒定律的发现为化学的发展作出了重要贡献，某化学兴趣小组的同学对质量守恒定律进行了实验验证。
[方案设计]同学们依据已有的化学知识，设计了如图所示实验方案。
[实验分析](1)实验A，使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端粗钢丝加热数分钟，观察到 ，停止加热后冷却，观察到a端 。
(2)实验B锥形瓶内发生反应的化学方程式为 ，锥形瓶底部铺有少量细沙，其作用是 ；瓶口的气球的作用除了形成密闭环境，还可以________________(写一点即可)。
(3)实验C发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl══2NaCl+CO2↑+X，其中X为 ；该实验过程中，托盘天平称量的物质质量的变化趋势与图中的 (填“甲”“乙”或“丙”)符合。
[实验结论](4)上述A~E五种实验方案中，能直接用来验证质量守恒定律的有 (填字母)。
[实验反思](5)下列说法中，正确的是 (填字母)。
A.实验的成功与否，取决于试剂的选择和装置的设计是否合理
B.实验B中，若红磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律
C.若托盘天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变
【答案】
(1)a端粗铜丝由红色变为黑色 下降
防止锥形瓶因受热不均而炸裂 平衡气压，避免胶塞被冲出(或收集生成物，防止污染空气)
(3)H O 乙
(4)BD
(5)A
【题型2】用质量守恒定律解释宏观现象
【典型例题】在密闭的装置中加热过量的铜粉，反应结束后，下列图像能正确反映对应关系的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类不变，则反应过程中，铜元素的质量不变；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，铜粉过量，所以氧气的质量会减少至零；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，反应过程中固体的质量增加，但不会从零开始增加；铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，由质量守恒定律可知，化学反应过程中，物质的总质量保持不变。
【举一反三1】下列反应或过程所对应的图像正确的是 ( )
A.Cu在空气中灼烧后固体的质量
B.加热一定质量的高锰酸钾
C.红磷在密闭容器中燃烧
D.电解一定质量的水
【答案】A
【解析】Cu在空气中灼烧生成氧化铜，固体质量不断增加，且反应前不为0，反应完全后，固体质量保持不变，A正确；高锰酸钾加热到一定温度时才能分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，开始加热时无氧气产生且氧气质量应从零开始增加，B错误；一定质量的红磷在密闭容器中燃烧，根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，C错误；没有通电时没有气体生成，气体的质量为零，D错误。
【举一反三2】下列关于物质及变化的认识正确的是 ( )
A.电子、光子、量子属于化学物质
B.化学变化有可能创造出世界上原来不存在的物质
C.任何变化都遵循质量守恒定律
D.只有通过化学变化才能获得物质和能量
【答案】B
【解析】电子、光子、量子属于微观粒子，不属于化学物质，物质是宏观概念，A错误；利用化学知识，既可以提炼出自然界原来存在的物质，例如，从石油中提炼汽油、煤油、柴油等，还可以制造出自然界原来并不存在的物质，例如，用石油作原料制造塑料、合成纤维、合成橡胶、洗涤剂等，B正确；质量守恒定律适用于化学变化，任何化学变化都遵循质量守恒定律，C错误；有些物理变化也伴随着能量的变化，如物质的三态变化，D错误。
【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。
(1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2 O2（填“＞”“＝”“＜”）。
(2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子 不同而吸附O2实现分离。
(3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。
①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量
（选填“变大”“不变”或“变小”）。
②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为 。
【答案】(1)＜
(2)大小
(3)不变 t2℃～t3℃
【解析】（1）从膜分离制氮机技术原理可知，要得到氮气，需让氧气先透过膜，所以气体通过分离膜时渗透速率N2＜O2；
（2）分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子大小不同而吸附O2实现分离。因为分子筛具有均匀的微孔结构，其孔径大小与分子尺寸相当，能根据分子大小对气体进行筛选吸附；
（3）①根据图3可知，在一定温度下用O2将其 “再生”，此过程中FeO与O2反应生成Fe3O4，化学反应前后元素的质量不变，所以 “再生” 过程中铁元素的质量不变；
②将一定质量的失效催化剂进行“再生”得到四氧化三铁，由图2可知，合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为t2℃～t3℃。
请你用质量守恒定律解释下列现象。
（1）木材燃烧，余下灰烬的质量小于原木材的质量。
（2）铜丝在火焰上灼烧，灼烧后的“铜丝”质量大于原铜丝的质量。
（3）加热高锰酸钾，剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量。
（4）红磷在氧气中燃烧，生成的固体质量大于原红磷的质量。
【答案】
(1)根据质量守恒定律，参加反应的木材质量加上消耗的氧气的质量总和等于生成的灰烬的质量、二氧化碳的质量和水的质量总和。反应过程中，木材中大部分的碳、氢、氧等 元素转化为二氧化碳和水，因此余下的灰烬质量小于原木材的质量
(2)根据质量守恒定律，参加反应的铜丝的质量加上消耗的氧气的质量等于生成的氧化铜的质量，因此灼烧后固体的质量大于原铜丝的质量
(3)根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于反应后生成的锰酸钾、二氧化锰 和氧气的质量总和，加热后，生成的氧气逸出，因此剩余固体的质量小于原高锰酸钾的质量
(4)根据质量守恒定律，参加反应的红磷的质量加上消耗的氧气的质量等于生成的五氧化二磷固体的质量，因此生成的固体的质量大于原红磷的质量
【举一反三5】某同学将一小石块(主要成分是碳酸钙)放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？
【答案】不矛盾，碳酸钙分解后生成的二氧化碳气体逸出，故质量会减少。
【题型3】化学反应中化学式或化学计量数的推断
【典型例题】长征三号乙火箭是一种三级液体捆绑式运载火箭。它的第一、二级使用偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）作为推进剂，其反应原理为：C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应放出大量的热产生推力，第三级则使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂。下列说法中错误的是（ ）
A.物质X的化学式为N2
B.C2H8N2中碳、氢元素质量比为2：8
C.C2H8N2中氮元素的质量分数最大
D.火箭第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O
【答案】B
【解析】根据C2H8N2+2N2O42CO2+3X+4H2O，反应前含有2个C原子，8个H原子，6个N原子，8个O原子，反应后含有2个C原子，8个O原子，8个H原子，故3X中含有6个N原子，故X的化学式为N2，A正确；C2H8N2中碳、氢元素质量比为：（12×2）：（1×8）＝3：1，B错误；C2H8N2中，碳元素的相对质量为：12×2＝24，氢元素的相对质量为1×8＝8，氮元素的相对质量为：14×2＝28，故氮元素的质量分数最大，C正确；第三级使用效能更高的液氢和液氧作为推进剂，则是氢气和氧气点燃反应生成水，故第三级中发生反应的化学方程式为：2H2+O2 2H2O，D正确。
【举一反三1】2003年10月15日，我国发射的神舟五号首次载人飞行，宇航员杨利伟成功地环绕地球飞行十四圈。在航天器中把CO2转化成O2的一种反应为2Li2O2+2CO2═2X+O2，其中X的化学式是（ ）
A.Li B.Li2O C.LiOH D.Li2CO3
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律可知：化学变化前后原子个数和种类不变，由化学方程式2Li2O2+2CO2＝2X+O2可知，反应前4个锂原子，8个氧原子，2个碳原子，反应后2个氧原子，因此2X中含有4个锂原子，2个碳原子，6个氧原子，则X的化学式：Li2CO3。
【举一反三2】杭州亚运会开幕式，利用零碳甲醇点燃亚运主火炬，符合“碳中和”绿色理念。它是由焦炉气中的氢气与从工业尾气中捕集的二氧化碳合成而得，发生的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+X，则X的化学式为（ ）
A.O2 B.H2O2 C.H2 D.H2O
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律，反应前后原子的个数、种类不变，由CO2+3H2CH3OH+X可以看出，反应前O、H原子的个数分别为1、2、6，反应后O、H原子的个数分别为1、1、4，则X的化学式为H2O。
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 。当汽车受撞击后，汽车安全气囊中的NH4NO3固体瞬间分解成N2O气体和一种常温下的无色液体，反应方程式是 。
【答案】CaSiO3；NH4NO3＝N2O↑+2H2O
【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。NH4NO3固体瞬间分解成N2O和一种常温下的无色液体水。
航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能 。为了解决空间站中二氧化碳堆积问题，科学家常采用过氧化钠（Na2O2）吸收，其化学方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+X，其中X的化学式为 。
【答案】供给呼吸；O2。
【解析】航天员出舱需携带高压氧气罐，这是因为氧气能供给呼吸。反应前后钠原子都是4个，碳原子都是2个，反应前氧原子是8个，反应后应该是8个，其中2个包含在未知物质中，X的化学式为O2。
2023年10月26日神舟十七号发射成功，完成与空间站人员的在轨轮换。在中国航天进展的道路上，这是又一个重要的里程碑!
【举一反三5】材料1：空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，航天员可自由呼吸甚至进行燃烧实验。应急用的氧气可通过电解水得到，航天员呼吸产生的CO2与电解水产生的氢气在一定条件下可再生水。通过反渗透膜（只允许水分子和少都分离子通过）处理，可净化舱内的生活污水。
材料2：硅、二氧化钛（TiO2）是优质的半导体材料，广泛应用于空间的太阳能电池。
材料3：长征系列火箭是中国自行研制的航天运载工具。其推进剂曾广泛使用液氢和液氧。目前二者被偏二甲肼（C2H8N2）和四氧化二氮（N2O4）两种常温液体取化。
请回答下列问题：
（1）空间站核心舱内气体中，体积分数最大的是 。
（2）反渗透膜的净化方式与实验室中的 操作原理相似。
（3）电解水产生应急用氧气的化学方程式 ，空间站中利用二氧化碳产生再生水的反应可表示为：CO2+4H22H2O+X，X的化学式为 。
（4）硅是地壳中含量较多的 （填“金属”或“非金属”）元素。
（5）使用液氢和液氧的火箭腾空时常出现白雾，其原因是 。
【答案】（1）氮气；
（2）过滤；
（3）2H2O2H2↑+O2↑；CH4；
（4）非金属；
（5）水蒸气遇冷液化。
【解析】（1）空间站核心舱内的气体组成和空气基本一致，则体积分数最大的是氮气；
（2）反渗透膜只允许水分子和少部分离子通过，净化方式与实验室中的过滤操作原理相似；
（3）水通电生成氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑；化学反应前后原子的种类和数目不变，反应前有1个8个H和2个O，反应后有4个H、2个O，则X的化学式为CH4；
（4）硅是地壳中含量较多的非金属元素；
（5）液氢和液氧反应产生水，水蒸气遇冷液化成水滴，则火箭腾空时常出现白雾。
【题型4】有关质量守恒定律的计算
【典型例题】某大学实验团队为确定某可燃物的成分，取该可燃物2.6g在氧气中完全燃烧，生成8.8gCO2和1.8gH2O，下列说法错误的是（ ）
A.消耗氧气的质量是8g
B.该反应的生成物均为氧化物
C.该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素
D.该可燃物中一定含有H两种元素，可能含O元素
【答案】D
【解析】先计算CO2中碳元素质量：；
再计算H2O中氢元素质量：；
碳、氢元素质量之和为，刚好等于可燃物质量，所以该可燃物中一定含有H两种元素，不含O元素。根据质量守恒定律，参与反应的物质的总质量等于反应生成的物质的总质量，则参加反应的氧气质量为；反应生成的CO2和H2O都由两种元素组成，且其中一种是氧元素，均为氧化物。
【举一反三1】14 g由乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)组成的混合物在足量的氧气中燃烧，生成18 g H2O和一定质量的CO2，混合物中乙炔、乙烯、乙烷的分子个数比可能为 ( )
A.2∶3∶4 B.4∶2∶3 C.5∶3∶5 D.3∶2∶4
【答案】C
【解析】18 g水中氢元素的质量为18 g×＝2 g，混合物中碳元素的质量为14 g﹣2 g＝12 g。混合物中碳元素和氢元素的原子个数比为：＝1∶2，故混合物中C2H2、C2H6分子数目之比为1∶1即可，与C2H4的量无关。
【举一反三2】10g甲与足量乙充分反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的甲、乙的质量比为（ ）
A.1：1 B.1：2 C.5：1 D.2：1
【答案】C
【解析】根据质量守恒定律，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。已知10g甲与足量乙反应，生成2g丙和10g丁，则参加反应的乙的质量为。所以参加反应的甲、乙的质量比为。
【举一反三3】在化学反应中，当与足量B完全反应后，生成和，则参加反应的A和B的质量比是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】在化学反应A+2B=C+2D中，当1.6gA与足量B完全反应后，生成4.1gC和3.9gD，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则参加反应的B的质量为：4.1g+3.9g-1.6g=6.4g，则参加反应的A和B的质量比是1.6g：6.4g=1：4。
【举一反三4】元素守恒观念有广泛应用。一定质量的化合物(化学式为C2H2)，完全燃烧生成56 g CO、88 g CO2和未知质量的H2O，请计算该化合物中所含碳元素的质量是( )
A.44 g B.48 g C.56 g D.46 g
【答案】B
【解析】该化合物中所含碳元素的质量是56 g××100%+88 g××100%＝48 g。
【举一反三5】现有一定量乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，在一定条件下反应生成8.1 g水，同时得到一氧化碳和二氧化碳的混合物12.6 g，参加反应的乙醇的质量为 g。
【答案】6.9
【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，一定量乙醇与一定量氧气反应生成水、二氧化碳和一氧化碳，水中的氢元素完全来自于乙醇，所以参加反应的乙醇的质量为：8.1 g××100%÷×100%＝6.9 g。
【举一反三6】在点燃的条件下，一定质量的乙炔[C2H2]与O2发生反应，结果生成H2O的质量为1.8g、生成CO与CO2的混合气体的质量为8g，那么参加反应的氧气质量是 g，参加反应的C2H2与O2的分子个数之比为 。
【答案】7.2 4：9
【解析】1.8g水中氢元素的质量为：，所以C2H2的质量为：，根据质量守恒定律， 氧气的质量为1.8 g+8g-2.6g=7.2g；
C2H2与O2的分子数之比为。
【举一反三7】质量守恒定律是重要的规律，请根据要求填空。
(1)现有反应,若足量 A 和7 g B 混合，充分反应后生成5 g C和3 g D，则参加反应的A和B质量比为 。
(2)若将18 g氯酸钾和2 g二氧化锰混合加热，反应一段时间后得到16 g固体混合物，则生成的氧气的质量_________
_______ g。
【答案】(1)1:7 (2)4
【解析】(1)根据质量守恒定律：反应物总质量与生成物总质量相等可知，参加反应的A的质量为 5 g+3 g-7 g=1 g,则参加反应的A和B的质量比为 1 g:7 g=1:7。(2)根据质量守恒定律可知，生成氧气的质量为 18 g+2 g-16 g=4 g。
【举一反三8】在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。
表示种物质，部分物质的微观示意图见下表。和在一定条件下反应生成和
请回答以下问题：
(1)中属于单质的是 填化学式；
(2)若一定质量的和的恰好完全反应，可生成和，则的化学式是 。
【答案】(1)O2
(2)CH4
【解析】（1）据图可知,B是由一种元素组成的纯净物,而C和D都是由两种元素组成的纯净物,故B是单质,一个B的分子由两个氧原子构成,故其化学式为：O2；
（2）由题意可知,若一定质量的A和64g的B恰好完全反应,可生成44g C和36g D,根据质量守恒定律可知,A中碳元素的质量为：44g×=12g,氢元素的质量为：36g×=4g,由于12g+4g=16g。所以,A中不含有氧元素.A中碳、氢元素的原子个数比是：所以,A的化学式是：CH4。
【题型5】密闭容器中反应数据的处理
密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及反应一段时间后各物质的质量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.乙一定是该反应的催化剂
B.该反应属于化合反应
C.甲、丙的相对分子质量之比为4：15
D.若继续反应至丙的质量为55 g，整个反应过程中生成甲的质量刚好等于反应前容器内乙的质量
【答案】D
【举一反三1】在一密闭容器中放入X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应的认识正确的是（ ）
A.物质Y一定是单质
B.反应后物质Q的质量为12 g
C.反应过程中X、Q的质量比为5：4
D.物质Z一定是该反应的催化剂
【答案】B
【解析】未知数值为：20+2+1+37﹣15﹣32﹣1＝12，反应后X、Q质量减小，都是反应物，Y质量增大，是生成物，即X、Q反应生成Y，因此Y是化合物，A错误；反应后物质Q的质量为12 g，B正确；反应过程中X、Q的质量比为：（20﹣15）：（37﹣12）＝1：5，C错误；反应前后Z质量不变，可能是催化剂，也可能既不是催化剂也不是反应物和生成物，D错误。
【举一反三2】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.x的值是22
B.乙一定是该反应的催化剂
C.丁一定是化合物
D.参加反应的丙与丁的质量比为2：3
【答案】D
【解析】由四种物质反应前后各物质的质量可知，乙的质量不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；反应前后丙的质量减少了16 g﹣10 g＝6 g，故是反应物，参加反应的质量为6 g；丁是反应物，参加反应的质量为40 g﹣31 g＝9 g；由质量守恒定律，甲应是生成物，生成的质量为6 g+9 g＝15 g，故x的数值为6+15＝21。该化学反应中丙、丁都是反应物，丁不一定是化合物，参加反应的丙与丁的质量比为6 g：9 g＝2：3。
【举一反三3】在一定条件下，在一个密闭容器内发生某反应，测得反应过程中各物质的质量如下表所示，下列错误的是（ ）
A.反应后Z物质的质量为80 g
B.Y不一定是催化剂
C.该反应是分解反应
D.W可能是化合物
【答案】A
【解析】反应前各物质的质量总和＝反应后生成各物质的质量总和，可得：10 g+3 g+90 g+0 g＝3.2 g+3 g+待测+3.2 g，所以可以求得Z反应后的质量为：93.6 g，故A错误；因为不知道Y是否改变了该反应的速率，所以虽然在反应前后Y的质量没有发生改变，但不能仅据此来判断是否为催化剂，即Y可能为催化剂，也可能不是催化剂，故B正确；Z、W的质量增加为生成物，X的质量减少为反应物，Y的质量不变可能为催化剂，根据反应类型的特点可以判断该反应是分解反应，故C正确；由于不知道这些物质中所含的元素种类，所以W有可能为化合物，当然也可能为单质，故D正确。
【举一反三4】发生化学反应，一段时间后测得反应数据如下表所示，下列说法正确的是（ ）
A.丙一定是该反应的催化剂
B.该反应可能是分解反应
C.该反应生成的乙与丁的质量比为1:1
D.待测值为2
【答案】D
【解析】根据质量守恒定律，，待测=2，甲的物质反应前后减少，为反应物，乙的质量反应前后增加，为生成物，丙的质量在化学反应前后未变，则丙可能是反应的催化剂或没有参加反应，丁的质量反应前后增加，为生成物，则反应是。该反应为，符合“一变多”的特点，属于分解反应；该反应生成的乙与丁的质量比为。
【举一反三5】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【答案】(1)100 (2)化学性质 (3)15:8 (4)化合
【解析】(1)根据质量守恒定律分析表格数据，可知40 g+40 g+10 g +32 g=12 g+x g+10 g，解得x=100。 (2)化学反应前后，催化剂的质量和化学性质均没有发生变化。(3)对比反应前后各物质质量变化情况，可知该反应为28 ga与32 gd反应生成60 g b、则参加反应的 b、d质量比为 60 g:32 g=15:8。(4)该反应为a与d反应生成b，属于化合反应。
t 时刻，在密闭容器内投入甲、乙、丙、丁四种物质，在 t2时刻测得容器内各物质的质量如下表所示：
第一步：根据质量守恒定律，计算未知物质的质量。a= 。
第二步：确定反应物和生成物。
反应后质量 的是反应物，质量 的是生成物，写出表达式并标出反应中各物质的质量关系： 。
第三步：根据题目要求解答问题。
(1)确定反应类型或物质类别。该反应的基本反应类型为 ；该反应中 一定是化合物。
(2)反应前后质量没有变化的物质 (填“一定”或“可能”)是该反应的催化剂。
(3)确定参加反应的各物质之间的质量关系。该反应中甲、丙、乙的质量变化之比为 。
【答案】
第一步:2
第二步：减小 增大 甲 + 丙 →乙
12.8 g 3.2 g 16 g
第三步：(1)化合反应 乙 (2)可能 (3)4:1:5
【举一反三7】回答下列问题：
(1)化学反应前后必定不发生改变的是 (填字母)。
①原子数目 ②分子数目 ③元素种类 ④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量
A.①④⑥ B.①③⑤⑥
C.①②⑥ D.②③⑤
(2)某纯净物x在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为2x+3O22CO2+4H2O，则x的化学式为 。
(3)密闭容器中有甲、乙两种物质各 10 g，加热一段时间后测得容器中各物质的质量如下表所示：
下列选项正确的是 。
A.该反应为化合反应
B. x=54
C.丙、丁一定是单质
D.甲一定是化合物
【答案】(1)B (2)CH O (3)D
【举一反三8】在一密闭容器中加入a、b、c、d四种物质测得反应前后各物质的质量如下表，据此回答相关问题：
(1)x=________。
(2)若c是反应的催化剂，其在反应前后质量和 均没有发生变化。
(3)参加反应的b、d的质量比为 (填最简比)。
(4)该反应属于_______ (填“化合”或“分解”)反应。
【答案】(1)100 (2)化学性质 (3)15:8 (4)化合
【解析】(1)根据质量守恒定律分析表格数据，可知40 g+40 g+10 g +32 g=12 g+x g+10 g，解得x=100。 (2)化学反应前后，催化剂的质量和化学性质均没有发生变化。(3)对比反应前后各物质质量变化情况，可知该反应为28 ga与32 gd反应生成60 g b、则参加反应的 b、d质量比为 60 g:32 g=15:8。(4)该反应为a与d反应生成b，属于化合反应。
【题型6】物质组成元素的推断
【典型例题】某同学为了检验气体X（纯净物）的元素组成，进行了如图所示实验。观察到实验①中干冷烧杯内壁有水珠，实验②中澄清石灰水变浑浊。则对气体X分析正确的是（ ）
A.根据实验①的现象，说明气体X中只含氢元素
B.根据实验②的现象，说明气体X中只含碳元素
C.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢元素
D.根据实验①②的现象，说明气体X中一定含有碳、氢、氧元素
【答案】C
【解析】实验①中干冷烧杯内壁有水珠，说明生成了水，气体X中一定含有氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，A错误；气体燃烧后生成了能使澄清的石灰水变浑浊的二氧化碳，由质量守恒定律可知，气体X中一定含有碳元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，B错误；气体燃烧后生成了二氧化碳和水，生成物中共有碳、氢、氧三种元素，由质量守恒定律可知，气体X一定含有碳元素与氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，C正确；气体燃烧后生成了二氧化碳和水，生成物中共有碳、氢、氧三种元素，由质量守恒定律可知，气体X一定含有碳元素与氢元素，可能含有氧元素，因为氧元素可能来自于氧气，D错误。
【举一反三1】实验室里一般不能制得氧气的物质是（ ）
A.高锰酸钾（KMnO4）
B.氯酸钾（KClO3）
C.氯化钠（NaCl）
D.过氧化氢（H2O2）
【答案】C
【解析】高锰酸钾中含有氧元素，在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，实验室里可以用高锰酸钾制得氧气，故A错误；氯酸钾中含有氧元素，在二氧化锰的催化作用下、在加热条件下生成氯化钾和氧气，实验室里可以用氯酸钾制得氧气，故B错误；氯化钠中不含氧元素，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变可知，氯化钠不能生成氧气，实验室里不可以用氯化钠制得氧气，故C正确；过氧化氢中含有氧元素，在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，实验室里可以用过氧化氢制得氧气，故D错误。
【举一反三2】已知某纯净物4.6 g在足量的氧气中充分燃烧后，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水。下列关于该纯净物组成的说法，正确的是（ ）
A.只含有碳、氢元素
B.一定含有碳、氢、氧三种元素
C.一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素
D.以上选项都不对
【答案】B
【解析】8.8 gCO2中含有碳元素的质量为：8.8 g××100%＝2.4 g，5.4 g水中含有氢元素的质量为：5.4 g××100%＝0.6 g，生成物8.8 g二氧化碳和5.4 g水中所含碳、氢元素的质量和＝2.4 g+0.6 g＝3 g，3 g＜4.6 g，该物质中含氧元素的质量为：4.6 g﹣3 g＝1.6 g，则该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素。
质量守恒定律是化学的基本规律。
(1)定性推测：某纯净物A在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，推测 A 物质的元素组成：一定含有 元素，可能含有 元素，一定不含硫元素，其理论依据是 。
(2)定量计算：已知B物质在4.8 g氧气中恰好完全燃烧，生成4.4g 二氧化碳和2.7 g水。则参加反应的B的质量为 g；4.4g二氧化碳中碳元素的质量为 g，2.7 g水中氢元素的质量为 g，则 B中碳元素和氢元素的质量总和为 g， (填“大于”“小于”或“等于”)B物质的质量，所以B物质中含有 元素。
(3)原子守恒：某纯净物X在空气中完全燃烧，反应的化学方程式为X+2O2CO2+ 2H2O。依据反应前后 的 和 均不变，可推知1个X分子中有 个碳原子、4个 原子，故可确定X的化学式为 。
【答案】
(1)碳、氢 氧 化学反应前后元素的种类不变
(2)2.3 1.2 0.3 1.5 小于 碳、氢、氧
(3)原子 种类 数目 1 氢 CH
设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。
【答案】
取一张普通纸张，点燃，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，观察到烧杯内壁有水雾，燃烧一段时间后，将小烧杯迅速倒转过来，向该小烧杯中倒入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊
【题型7】质量守恒定律的内容和微观解释
【典型例题】黑火药是我国古代“四大发明”之一，由木炭、硫和硝酸钾(KNO3)按一定比例混合而成，燃烧后会生成二氧化碳等物质。下列说法中，正确的是( )
A.黑火药由黑火药分子构成
B.黑火药的三种成分混合后不再保持各自的化学性质
C.黑火药燃烧前后，碳原子的存在形式保持不变
D.黑火药燃烧前后，原子的种类和数目保持不变
【答案】D
如图为某化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应，其中“”“”“”分别代表不同元素的原子，则构成反应物X的微粒中( )
A.必定含有“”和“”
B.必定含有“”和“”
C.只含有“”
D.只含有“”
【答案】A
【解析】
由化学反应的微观示意图，且各微粒恰好完全反应可知，反应前有一个“”“”，反应后有两个“”、一个“”、两个“”，根据质量守恒定律反应前后原子的种类及数目不变可推出构成反应物X的微粒中必定含有“”和“”，故选A。
下列物质在O2中充分燃烧时，不可能产生CO2的是( )
A.C2H2 B.NH3 C.C2H5OH D.CO
【答案】B
【解析】
由质量守恒定律可知反应前后，元素种类不变，含碳元素的物质燃烧可生成二氧化碳，因此NH3中不含碳元素，不会生成二氧化碳。
【举一反三3】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。下列说法错误的是（ ）
A.加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%
B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C.实验结束后，空气样品中不再含有氧气
D.拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变
【答案】C
【解析】由氧气含量随时间变化的曲线图可知，加热前的空气样品中氧气的含量为20.99%；
由氧气含量随时间变化的曲线图可知，随着反应的进行，氧气的含量逐渐减小，说明铜在加热条件下能与氧气发生化学反应；终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%，说明实验结束后，空气样品中仍含有氧气；由质量守恒定律可知，化学反应前后物质的总质量不变，拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量不变。
【举一反三4】资源利用化是实现“碳中和”的重要途径，光催化转化为的反应微观示意图如下，下列说法正确的是（ ）
A.反应后，催化剂的质量减小
B.四种物质均由分子构成
C.参加反应的甲与乙的分子个数比为
D.反应前后原子的种类发生改变
【答案】B
【解析】如图所示，该反应是二氧化碳和氢气在光照和催化剂的条件下反应生成甲烷和水。催化剂反应前后质量不变；根据图示可知四种物质均有分子构成；根据分析，参加反应甲和乙的分子个数比为1:4时遵守质量守恒定律；反应前后原子的种类不变。
我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料，在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应，该反应的微观示意图如图。
(1)生成物“”的化学式为 。
(2)该化学反应前后没有发生改变的微观粒子是 。
(3)从微观角度分析，化学反应的实质是 。
(4)参加反应的“”和“”的分子个数比为 。
【答案】
(1)C H O (2)碳原子、氧原子、氢原子 (3)分子分解成原子，原子重新结合成新分子 (4)1:3
【举一反三6】完成下列小题：
(1)如图所示，在空气中点燃纯净的氢气，并在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，观察到的现象是 ，反应的文字表达式是 。依据该反应，写出氢气的一条用途 。
(2)该反应前后分子种类 ，构成分子的原子种类 ，组成水的元素种类 。（填“改变”或“不变”）
(3)如图是该反应的微观示意图，你认为反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是 。（填“相等”或“不相等”）
【答案】(1)火焰为淡蓝色，烧杯内壁上出现水雾，烧杯较热 氢气+氧气水 可以做燃料/冶炼金属
(2)改变 不变 不变
(3)相等
【解析】（1）图2中，在空气中点燃纯净的氢气，火焰为淡蓝色，在火焰上方罩一只干燥的凉烧杯，烧杯内壁上出现水雾，用手轻轻触摸烧杯外壁，感觉到烧杯较热，说明该反应过程中放热；
氢气燃烧生成水，该反应的文字表达式是：氢气+氧气水；
氢气具有可燃性，可以做燃料，具有还原性，可以冶炼金属等；
（2）由微观示意图分析，该反应前后分子种类改变，构成分子的原子种类不变，组成水的元素种类不变；
（3）由该反应的微观示意图看出，反应前后原子的种类、个数均不变，因此反应物的质量总和和生成物的质量总和的关系是相等。
请用质量守恒定律有关的知识来回答下列问题。
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量 ；
(2)将10 g A和足量B混合加热至恰好完全反应生成8 g C和4 g D，则B的质量为 g；
(3)将蔗糖隔绝空气加热只得到黑色的炭和水，则可知蔗糖中含有的元素是 (写符号)，推断的依据是 。
【答案】
(1)大 (2)2 (3)C、H、O 反应前后元素种类不变
【解析】
(1)铜粉在空气中加热后，生成物的质量要比原来铜粉质量大，是因为氧气参加了反应。(2)将10 gA 和足量 B 混合加热至恰好完全反应生成8 g C 和4 g D，则B的质量为：8 g+4 g﹣10 g＝2 g。
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