第10讲 化学反应的应用
课标要求
考试内容
【课程内容】1.通过实验认识质量守恒定律，并能用它来解释常见的现象。2.知道化学方程式表示的意义【活动建议】探究化学反应中的质量守恒。
1.质量守恒定律(1)描述质量守恒定律。(2)会从分子、原子的角度解释质量守恒定律。(3)用质量守恒定律分析、解释常见的现象。2.化学方程式(1)说出化学方程式表示的意义。(2)正确书写常见的化学反应方程式。
一、
质量守恒定律
1．定义
在化学反应中，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。
2．理解
(1)宏观：反应前后组成物质的元素种类和元素质量均不变。
(2)微观：从原子、分子角度来看，化学反应过程(实质)就是反应物分子分裂成原子，原子重新组合成生成物分子的过程。化学反应前后原子的种类、数目和质量并没有改变，所以化学反应前后物质的质量总和必然相等。
3．应用
(1)解释质量“变化”的现象：木炭燃烧后质量变轻，是因为生成的二氧化碳气体逸散到空气中去；金属生锈质量变大，是因为金属与空气中的氧气反应，则生成物的质量比金属大。诸如此类的反应都能用质量守恒定律来解释。
(2)推测物质组成：如某气体和氧气反应生成二氧化碳和水，根据元素守恒，可知该气体中一定含有碳元素和氢元素。
(3)进行定量计算：如计算反应物或生成物的质量、相对原子质量推算等。
(4)根据原子守恒，推断化学反应中的化学式。
4．疑难点
(1)质量守恒定律只适用于化学变化而不适用于物理变化。如1克水加热后变成1克水蒸气，这一变化前后虽然质量相等，但不能说这一变化遵循质量守恒定律。
(2)强调“参加化学反应的”各物质质量总和，这里不是各物质质量简单相加，而是指已参加反应的那一部分质量，不包括没有参加反应的(反应剩余的)那部分质量。如2克氢气在8克氧气中完全燃烧，由于1克氢气多余，生成水的质量为9克。
二、
化学方程式
1．化学方程式表示的意义
(1)质的方面：表示什么物质参加反应，结果生成了什么物质；也表示反应物在什么条件下进行反应。例如：C＋O2CO2，反应物是碳和氧气，生成物是二氧化碳，反应条件是点燃。
(2)量的方面：表示反应物、生成物各物质之间的质量比，各物质的质量比＝相对分子质量与化学计量数的乘积比；还表示各物质间分子或原子微粒个数比，即化学式前的化学计量数比。例如：C＋O2CO2，反应物、生成物之间的质量比m(C)∶m(O2)∶m(CO2)＝12∶32∶44；反应物、生成物之间的微粒个数比为1∶1∶1。
2．化学方程式的书写
(1)遵循的原则：以客观事实为依据写出反应物和生成物；要遵循质量守恒定律，通过配平使式子左右两边各原子的种类和数目相等；说明反应条件和生成物的状态。
(2)步骤：第一步“写”，在化学方程式两边写出反应物和生成物，中间用短线连接。第二步“配”，在左右两边化学式前配上适当的化学计量数，使式子两边每一种元素的原子总数相等，配平后把短线改成等号。第三步“注”，注明反应条件，通常写在等号的上方。第四步“标”，如果反应物中没有气体，而生成物中有气体产生，那么在气体的化学式后加“↑”；如果是在溶液中发生的反应，反应物中无固体，而生成物中有固体，那么在固体后加“↓”，“↑”和“↓”只是对生成物而言，不能标在反应物中。第五步“查”，检查化学式是否正确，化学方程式是否配平，条件和生成物状态是否标注，标注是否恰当。
3．化学方程式的配平方法
因为初中出现的化学方程式相对比较简单，大多可用分析观察法就可配平。当配平遇到困难时，可以尝试用一下别的配平方法。
(1)最小公倍数法：首先找出其中出现次数较多且原子个数相差较大的原子作为配平起点，求出两边原子个数的最小公倍数，再由最小公倍数确定相关化学式的化学计量数，配平化学方程式。如磷在氧气中燃烧的化学方程式配平：
P＋O2—P2O5
P＋5O2—2P2O5
4P＋5O22P2O5
(2)奇数配偶法：首先选出反应式两边原子个数一奇一偶的元素作为配平的起点，若有几种元素在反应式两边同时出现奇偶数时，从出现次数最多的那种元素开始，将奇数配成偶数。然后，以该化学式和所配化学计量数为依据，找出其他化学式的化学计量数，配平化学方程式。如以下化学方程式的配平：
FeS2＋O2—Fe2O3＋SO2
FeS2＋O2—2Fe2O3＋SO2
4FeS2＋O2—2Fe2O3＋8SO2
4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
1.
小金进行如图所示实验来验证质量守恒定律。在实验中用电子天平和量筒准确测量出表中m1、m2、m3、m4和V。(实验中操作正确，O2的密度为ρg/cm3)
实验序号
1
2
…
m1(MnO2)/g
m2(KClO3)/g
m3(试管)/g
m4(试管＋加热后剩余固体)/g
量筒内收集气体的体积V/cm3
(1)装置中试管口略向下倾斜的原因是__防止冷凝水倒流引起试管炸裂__。
(2)根据质量守恒定律，m1、m2、m3、m4、V和ρ之间存在的等量关系为__m1＋m2＋m3－m4＝ρV__。
(3)每次实验结束后，小金在拆卸装置时总能闻到刺激性气味。他将加热后剩余固体中的MnO2分离并测量其质量，发现总小于加热前MnO2的质量。查阅资料后发现，一般认为加热KClO3和MnO2混合物的反应过程如下：
第1步：2MnO2＋2KClO3
2KMnO4＋Cl2↑＋O2↑
第2步：2KMnO4
K2MnO4＋MnO2＋
O2↑
第3步：K2MnO4＋
Cl2
2KCl＋
MnO2＋
O2↑
写出加热后剩余固体中MnO2质量小于加热前MnO2质量的原因：__部分Cl2散失，未参加后续反应，导致部分锰元素以K2MnO4或KMnO4形式存在，故剩余固体中MnO2质量小于加热前MnO2质量(合理即可)__。
【试题解析】
从教材中所学知识可知，KClO3和MnO2混合共热产生氧气，使得试管中的固体物质质量减小。根据质量守恒定律及密度计算公式便能推导出m1、m2、m3、m4、V和ρ之间应存在的等量关系。结合题给信息可知实际两者间的反应比较复杂，MnO2参与反应并得到多种中间产物，包括Cl2。拆卸装置时总能闻到刺激性气味，说明有少量Cl2扩散到空气中，从而影响到了第3步反应的进行。
【命题意图】
科学探究实验题作为一种题型而不是一个知识点，侧重对实验方法、科学思维的考查。实验室制取氧气通常往往只考查实验操作、实验现象，要求也较低。本题改用量筒收集氧气，对实验的分析也由定性上升为定量，能力的要求上升了一个层次。第(3)题中出现了异常实验现象，这需要学生对本实验有重新的认识，需要认真阅读和分析题中所给信息，在头脑中进行加工处理，这就要求学生具有良好的综合分析和应用拓展能力。
2.
天然气不仅可以作燃料，而且是一种重要的化工原料。
(1)天然气重整可以得到合成气，其反应的微观示意图如下：
写出上述反应的化学方程式：__CH4__＋__H2OCO__＋__3H2__。
(2)用不同催化剂可使合成气合成不同的物质。下列物质仅以合成气为原料不可能得到的是__C__(填序号)。
A．甲醛(CH2O)
B．甲醇(CH3OH)
C．尿素[CO(NH2)2]
【试题解析】
(1)根据质量守恒定律可知，甲烷和高温水蒸气反应生成CO和H2，反应的化学方程式为CH4
＋
H2OCO
＋
3H2。
(2)化学反应前后元素的种类不变，因此不可能得到的物质是尿素。
【命题意图】
本题以天然气相关化学反应的微观模型为载体，考查质量守恒定律，包括微观角度的原子种类和个数守恒、宏观角度的元素种类守恒，对学生的模型识读和转化能力有一定的要求。
3.
铜锈主要成分是Cu2(OH)2CO3，加热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32X＋H2O＋CO2↑，其中X的化学式是( B )
A．Cu
B．CuO
C．Cu(OH)2
D．CuCO3
【试题解析】
由Cu2(OH)2CO32X＋H2O＋CO2↑可知，反应前后氢原子都是2个，碳原子都是1个，反应前铜原子是2个，反应后应该是2个，包含在2X中，反应前氧原子是5个，反应后应该是5个，其中2个包含在2X中，因此X的化学式是CuO。
【命题意图】
本题以铜锈的分解为情境，要求能够根据化学变化前后原子种类和个数守恒书写生成物的化学式，对质量守恒定律的微观理解和运用能力进行考查。
4．将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下。下列说法错误的是( B )
物
质
a
b
c
d
反应前质量/g
6.40
3.20
4.00
0.50
反应后质量/g
待测
2.56
7.20
0.50
A.a和b是反应物，d可能是催化剂
B．反应后a物质的质量为4.64g
C．c物质中元素的种类一定和a、b两种物质中元素的种类相同
D．若物质a与物质b的相对分子质量之比为2∶1，则反应中a与b的化学计量数之比为2∶1
【试题解析】
根据表中数据可知，b的质量减少了0.64g，c的质量增加3.20g，而d的质量没有变化，则d可能是催化剂。所有根据质量守恒定律可知a的质量应该减少，减少的质量是3.20g－0.64g＝2.56g，所以反应后a的质量是6.40g－2.56g＝3.84g，选项B不正确。根据以上分析可知，a，b是反应物，c是生成物，所以选项C正确。若物质a与物质b的相对分子质量之比为2∶1，则二者的物质的量之比是(2.56/2)∶0.64＝2∶1，D正确，所以答案选B。
【命题意图】
本题以密闭容器中发生化学反应前后各物质质量的变化为载体，要求学生能够运用质量守恒定律对数据进行分析，判断反应物和生成物，及参加反应的各物质质量；同时运用已知条件，对反应进行微观的辨析。第10
讲 化学反应的应用
1．某反应的微观示意图(不同的球代表不同的原子)如图所示。下列说法不正确的是( )
A．该反应属于化合反应
B．反应前后原子数目没有变化
C．反应前后各元素化合价均不变
D．反应前后元素种类不变
2．我国古代典籍中有“银针验毒”的记载，其反应原理之一是
4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A．X
的化学式是
Ag2S
B．H2S
中
S
元素为－2
价
C．反应前后元素的种类不变
D．H2S
是无毒的
3．某纯净物X在氧气中燃烧的化学方程式为2X＋5O24CO2＋2H2O，则X的化学式是( )
A．C2H4
B．C2H5OH
C．C2H2
D．CH4
4.
3Cl2＋6NaOH5NaCl＋X＋3H2O的反应中，X的化学式是( )
A．O2
B．NaClO
C．HCl
D．NaClO3
5．一氧化碳在氧气中燃烧，火焰呈蓝色，同时放出大量的热，其反应的微观过程如图所示。根锯此图判断，下列说法正确的是( )
A．该反应是置换反应
B．化学反应前后元素的种类不变
C．化学反应前后分子的种类和数目都不变
D．发生反应前，一氧化碳和氧气的质量比是7∶4
6．将宏观、微观及化学符号联系在一起是化学学科的特点。某化学反应微观示意图如图所示，下列叙述正确的是( )
A．反应前后各元素化合价不变
B．该化学变化中发生改变的微粒是原子
C．该反应不符合质量守恒定律
D．参加反应的CO2和H2分子个数比为1∶3
7.
“生命至上、安全第一”，为及时发现天然气泄漏，某燃气公司常在天然气中加入少量具有特殊气味的乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇在空气中也能燃烧，反应的化学方程式为2C2H5SH＋9O24CO2＋6H2O＋2X。下列说法错误的是( )
A．乙硫醇是由三种元素组成的有机物
B．X的化学式为SO2
C．乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为12∶3∶16
D．乙硫醇中碳元素的质量分数最大
8．一种新型火箭推进剂在火箭发射过程中，发生反应的微观过程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．反应前后分子种类改变
B．反应前后原子种类不变
C．反应前后氧元素质量减小
D．生成物丙和丁的分子个数比为3∶4
9．医用消毒酒精为75%的乙醇溶液，化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料，经以下
流程制取乙醇：
(1)步骤①的转化属于____(选填“化学”或“物理”)变化。
(2)步骤②是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应，则B中所含元素是____。
10．科学家开发出一种用糖类制取氢气的新技术，未来的氢动力汽车将携带易于存储的糖类，如淀粉，其化学式是[(C6H10O5)n]。科学家使用由多种特殊的酶组成的混合物，将淀粉和水转变成CO2和H2的混合气体，将CO2除去后，H2进入燃料电池产生电力，驱动汽车前进。请根据质量守恒定律配平淀粉和水反应的化学方程式。
____(C6H10O5)n＋____H2O____H2↑＋____CO2↑
11．下图是甲烷与氧气反应的微观模拟图，请回答下列问题：
(1)在甲、丙图中将相关粒子图形补充完整____。
(2)A、B、C、D对应的物质都是由______构成的。
12.
CO2的转化和利用是一个热门的研究课题。回答下列相关问题：
(1)2016年我国科研人员研制出一种“可呼吸CO2”的电池，放电时该电池“吸收CO2”，充电时该电池“放出CO2”。放电时，金属钠和CO2发生置换反应生成一种非金属单质和一种常见的盐，写出此反应的化学方程式____。
(2)2018年5月，某杂志介绍了我国的一项研究成果：在一种新催化剂作用下可实现二氧化碳高效转化为甲醇，相关反应如图所示，参加反应的甲和乙的分子个数比为____。
13．随着科学的发展，新能源的开发不断取得突破。清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图(图中的微粒恰好完全反应)所示。请根据微观示意图回答以下问题。
(1)丁的化学式为____，该反应的化学方程式为____。
(2)下列说法正确的是____(填写字母序号)。
A．反应前后原子数目发生改变
B．该反应属于复分解反应
C．甲是单质，乙、丙、丁均为化合物
D．该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物
14．天然气可以在一定条件下合成甲醇。
(1)请把图中反应物的微观示意图补画齐全。
(2)该反应的化学方程式为____，基本反应类型为____。
15．某小组用耐强碱的反应管等仪器组装成如图实验装置，以研究铜酸钠(NaCuO2)跟H2的反应，实验中观察到如下现象：①
固体中出现紫红色物质；②
试管中无水硫酸铜由白色变为蓝色。经检验紫红色物质为一种金属单质，完成下列反应的化学方程式：2NaCuO2＋3H22NaOH＋____＋____。
1．将一定量的乙醇和氧气置于一个完全封闭的容器中引燃，反应生成二氧化碳、水蒸气和一种未知物X。测得反应前后物质的质量如下表：
物质
乙醇
氧气
二氧化碳
水
X
反应前质量/g
4.6
8
0
0
0
反应后质量/g
0
0
4.4
5.4
m
下列判断正确的是( )
A．表中m的值无法确定
B．X可能是该反应的催化剂
C．增加氧气的量可以减少X的生成
D．物质X一定含有碳元素，可能含有氢元素
2．在密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质、在一定条件下反应，测得反应前及反应过程中的两个时刻各物质的质量分数如图所示。图中a、b、c、d分别表示相应物质的质量分数。下列数据正确的是( )
A．a＝56%
B．b＝6%
C．c＝17%
D．d＝8%
3．NSR技术通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx(氮氧化物)的储存和还原，能有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。其工作原理如图所示。
(1)还原时还原尾气可以是CO、H2等，存在如下反应：5CO＋Ba(NO3)2===N2＋X＋5CO2。
①
反应中，碳元素的化合价____(填“升高”或“降低”)。
②
X的化学式是____。
(2)储存时，部分NO发生反应的化学方程式为____；吸收NOx(如NO、NO2)的物质是____。
(3)NO气体通过NSR技术转化为N2的总反应方程式是____。
4．图为铜片A的系列变化，据图回答问题：
(1)若方法1中的X物质为常见气体，且发生置换反应，则X是____(填化学式)。
(2)写出方法2的化学方程式____。
(3)铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为mA、mB、mC，其中方法1和方法2均完全反应，则mA、mB、mC的大小关系为____。
5．2013年5月，某市自来水有股奇怪的味道，经专家多轮综合检测，基本认定引起此次异味的主要物质是邻叔丁基苯酚。将30克邻叔丁基苯酚完全燃烧，生成88克CO2和25.2克H2O(无其他产物)。已知邻叔丁基苯酚的相对分子质量为150，求：
(1)30克邻叔丁基苯酚中含碳元素____克，氢元素____克。
(2)邻叔丁基苯酚的化学式为____。
6.
物质在发生化学反应时要遵循质量守恒定律。甲、乙、丙、丁四组同学从不同的角度研究了质量守恒定律。
(1)甲组研究了反应2H2＋O22H2O，他们从该反应中获取的信息有：
①
该反应的反应物是氢气和氧气；
②
该化学反应的条件是点燃；
③
在化学反应前后元素种类和原子个数不变；
④
____；
⑤
____。
(2)乙、丙两组同学分别设计了如下实验，图中试剂混合前后物质的总质量分别表示为m(前)、m(后)。
请根据图示回答：
①乙组实验中，m(前)>m(后)，原因是____，若所用试剂不变，改进的方法是____；
②丙组实验中，m(前)＝m(后)，乙组同学认为该实验不能验证质量守恒定律，原因是____。
(3)丁组同学研究了物质W的组成。一定条件下，W在密闭容器内发生反应前后各物质的质量如下图所示：
其中，x＝____g，W的化学式是____。
7．碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，其化学反应表达式为Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z为正整数)。小金设计了图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：
(1)图甲中装置B的作用是____。
(2)查阅资料发现，在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到______℃(选填“200”“300”或“400”)。
(3)部分实验步骤为：“……加热前先通入N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据____现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4)小金取54.7g碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4g，装置B增重8.8g。则x∶y∶z的最简整数比为____。第10
讲 化学反应的应用
1．某反应的微观示意图(不同的球代表不同的原子)如图所示。下列说法不正确的是( C )
A．该反应属于化合反应
B．反应前后原子数目没有变化
C．反应前后各元素化合价均不变
D．反应前后元素种类不变
【解析】
该反应是由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，故A说法正确；根据质量守恒定律观察微观示意图可知，化学反应前后原子的种类、数目都不变，故B说法正确；由反应的微观示意图，组成单质的元素在反应后与其他元素组成了化合物，元素的化合价一定发生了变化，故C说法错误；由微粒的变化可知，化学反应前后原子的种类不变，元素的种类也不变，故D说法正确。
2．我国古代典籍中有“银针验毒”的记载，其反应原理之一是
4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O。下列有关该反应的说法不正确的是( D )
A．X
的化学式是
Ag2S
B．H2S
中
S
元素为－2
价
C．反应前后元素的种类不变
D．H2S
是无毒的
【解析】
A．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4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O知反应前银、氢、硫、氧原子个数分别为4、4、2、2，反应后的生成物中银、氢、硫、氧原子个数分别为0、4、0、2；根据反应前后原子种类、数目不变，则2X分子中含有4个银原子和2个硫原子，则每个X分子由2个银原子和1个硫原子构成，则物质X的化学式为Ag2S，故A说法正确；B.H2S
中H显＋1价，故
S
元素为－2
价，故B说法正确；C.由质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，故C说法正确；D.在反应4Ag＋2H2S＋O2===2Ag2S＋2H2O中，能用银针检验的有毒物质就是H2S，故D说法错误。
3．某纯净物X在氧气中燃烧的化学方程式为2X＋5O24CO2＋2H2O，则X的化学式是( C )
A．C2H4
B．C2H5OH
C．C2H2
D．CH4
【解析】
根据反应前后原子种类、数目不变，可以确定每个X分子由2个碳原子、2个氢原子构成，则物质X的化学式为C2H2。
4.
3Cl2＋6NaOH5NaCl＋X＋3H2O的反应中，X的化学式是( D )
A．O2
B．NaClO
C．HCl
D．NaClO3
【解析】
根据质量守恒定律，化学反应前后各原子的种类与数目不变，可以确定X的化学式是NaClO3。
5．一氧化碳在氧气中燃烧，火焰呈蓝色，同时放出大量的热，其反应的微观过程如图所示。根锯此图判断，下列说法正确的是( B )
A．该反应是置换反应
B．化学反应前后元素的种类不变
C．化学反应前后分子的种类和数目都不变
D．发生反应前，一氧化碳和氧气的质量比是7∶4
【解析】
该反应的反应物是两种，生成物是一种，因此属于化合反应，不是置换反应，故A说法不正确；从图示看出，该反应中共有两种不同的小球，代表两种不同的原子，故该反应中共有两种元素，反应前后不变，故B说法正确。由微粒的变化可知，化学反应前后分子的种类和数目都发生了变化，故C说法不正确；从图示可以看出，发生反应前，一氧化碳和氧气的质量比是(28×2)∶(32×4)＝7∶16，故D说法不正确。
6．将宏观、微观及化学符号联系在一起是化学学科的特点。某化学反应微观示意图如图所示，下列叙述正确的是( D )
A．反应前后各元素化合价不变
B．该化学变化中发生改变的微粒是原子
C．该反应不符合质量守恒定律
D．参加反应的CO2和H2分子个数比为1∶3
【解析】
由化学反应微观示意图可知该反应的化学方程式是2CO2＋6H2C2H4＋4H2O。该反应有单质氢气参加反应，一定有元素化合价的变化，故A错误；由微粒的变化可知，该化学变化中发生改变的微粒是分子，故B错误；该反应是化学反应，符合质量守恒定律，故C错误；由方程式可知，参加反应的CO2和H2分子个数比为2∶6＝1∶3，故D正确。
7.
“生命至上、安全第一”，为及时发现天然气泄漏，某燃气公司常在天然气中加入少量具有特殊气味的乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇在空气中也能燃烧，反应的化学方程式为2C2H5SH＋9O24CO2＋6H2O＋2X。下列说法错误的是( D )
A．乙硫醇是由三种元素组成的有机物
B．X的化学式为SO2
C．乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为12∶3∶16
D．乙硫醇中碳元素的质量分数最大
【解析】
乙硫醇是由碳、氢、硫三种元素组成的；由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，每个X分子由1个硫原子和2个氧原子构成，则物质X的化学式为SO2，故选项说法正确。乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为(12×2)∶(1×6)∶32＝12∶3∶16；乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为(12×2)∶(1×6)∶32＝12∶3∶16，则硫元素的质量分数最大。
8．一种新型火箭推进剂在火箭发射过程中，发生反应的微观过程如图所示。
下列说法不正确的是( C )
A．反应前后分子种类改变
B．反应前后原子种类不变
C．反应前后氧元素质量减小
D．生成物丙和丁的分子个数比为3∶4
【解析】
根据反应的微观示意图，甲是N2O4、乙是N2H4、丙是N2、丁是H2O，该化学方程式为N2O4＋2N2H43N2＋4H2O。由微粒的变化可知，反应前后分子种类改变；反应前后原子种类不变；反应前后氧元素质量不变；由方程式可知，生成物丙和丁的分子个数比为3∶4。
9．医用消毒酒精为75%的乙醇溶液，化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料，经以下
流程制取乙醇：
(1)步骤①的转化属于__化学__(选填“化学”或“物理”)变化。
(2)步骤②是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应，则B中所含元素是__H、O__。
【解析】
(1)步骤①发生前后，物质种类改变，故属于化学变化。(2)步骤②根据质量守恒定律，生成物增加了氧原子，乙醇化学式中氢原子与碳原子的个数的比值增加了，故B中应含氢、氧元素。
10．科学家开发出一种用糖类制取氢气的新技术，未来的氢动力汽车将携带易于存储的糖类，如淀粉，其化学式是[(C6H10O5)n]。科学家使用由多种特殊的酶组成的混合物，将淀粉和水转变成CO2和H2的混合气体，将CO2除去后，H2进入燃料电池产生电力，驱动汽车前进。请根据质量守恒定律配平淀粉和水反应的化学方程式。
__1__(C6H10O5)n＋__7n__H2O__12n__H2↑＋__6n__CO2↑
【解析】
先设(C6H10O5)n的化学计量数为1，再根据反应物中碳原子个数确定CO2的化学计量数为6n，接着根据CO2和(C6H10O5)n中的氧原子个数差，确定反应物H2O的化学计量数，最后依据氢原子个数守恒确定H2的化学计量数。
11．下图是甲烷与氧气反应的微观模拟图，请回答下列问题：
(1)在甲、丙图中将相关粒子图形补充完整__甲补充一个氧分子、丙中补充一个水分子__。
(2)A、B、C、D对应的物质都是由____分子__构成的。
【解析】
(1)根据甲烷与氧气反应的微观模拟图，反应的化学方程式为CH4
＋
2O2CO2
＋2H2O，所以在甲图中应补充一个氧分子，在丙图中补充一个水分子。(2)甲烷、氧气、二氧化碳、水都是由分子构成的。
12.
CO2的转化和利用是一个热门的研究课题。回答下列相关问题：
(1)2016年我国科研人员研制出一种“可呼吸CO2”的电池，放电时该电池“吸收CO2”，充电时该电池“放出CO2”。放电时，金属钠和CO2发生置换反应生成一种非金属单质和一种常见的盐，写出此反应的化学方程式__4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C__。
(2)2018年5月，某杂志介绍了我国的一项研究成果：在一种新催化剂作用下可实现二氧化碳高效转化为甲醇，相关反应如图所示，参加反应的甲和乙的分子个数比为__1∶3__。
【解析】
(1)根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，生成的盐一定是碳酸钠，生成的非金属单质是碳或氧气；再根据质量守恒定律，反应前后原子个数守恒，碳酸钠中碳原子与氧原子的个数比值比二氧化碳小，故生成的单质只能是碳。(2)结合化学反应的微观模型和质量守恒定律，可知反应的化学方程式为CO2＋3H2CH3OH＋H2O，可知参加反应的甲和乙的分子个数比为1∶3。
13．随着科学的发展，新能源的开发不断取得突破。清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如图(图中的微粒恰好完全反应)所示。请根据微观示意图回答以下问题。
(1)丁的化学式为__H2O__，该反应的化学方程式为__3H2＋CO2CH3OH＋H2O__。
(2)下列说法正确的是__CD__(填写字母序号)。
A．反应前后原子数目发生改变
B．该反应属于复分解反应
C．甲是单质，乙、丙、丁均为化合物
D．该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物
【解析】
(1)由题目信息和质量守恒定律可知，该反应的化学方程式为CO2＋3H2OCH3OH＋H2O。(2)由上述反应可知，化学反应前后原子数目没有发生改变，该反应不属于复分解反应，由微粒的构成可知，甲是单质，乙、丙、丁均为化合物，由上述反应物质的变化可知，该反应体现了无机物可以转化为有机物。
14．天然气可以在一定条件下合成甲醇。
(1)请把图中反应物的微观示意图补画齐全。
(2)该反应的化学方程式为__2CH4＋O22CH3OH__，基本反应类型为__化合反应__。
【解析】
(1)由2CH4＋O22CH3OH方程式可知含反应物有2个甲烷分子，由于生成物中含有2个氧分子没反应，所以应该画三个氧分子。(2)反应物是甲烷和氧气，生成物是甲醇，所以方程式是2CH4＋O22CH3OH；反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应。
15．某小组用耐强碱的反应管等仪器组装成如图实验装置，以研究铜酸钠(NaCuO2)跟H2的反应，实验中观察到如下现象：①
固体中出现紫红色物质；②
试管中无水硫酸铜由白色变为蓝色。经检验紫红色物质为一种金属单质，完成下列反应的化学方程式：2NaCuO2＋3H22NaOH＋__2Cu__＋__2H2O__。
【解析】
根据题意，生成的紫红色金属单质是铜，生成的使硫酸铜变蓝的物质是水，再根据质量守恒定律配平化学方程式。
1．将一定量的乙醇和氧气置于一个完全封闭的容器中引燃，反应生成二氧化碳、水蒸气和一种未知物X。测得反应前后物质的质量如下表：
物质
乙醇
氧气
二氧化碳
水
X
反应前质量/g
4.6
8
0
0
0
反应后质量/g
0
0
4.4
5.4
m
下列判断正确的是( C )
A．表中m的值无法确定
B．X可能是该反应的催化剂
C．增加氧气的量可以减少X的生成
D．物质X一定含有碳元素，可能含有氢元素
【解析】
由表中的数据可知：由于乙醇和氧气反应后质量减少，二氧化碳和水反应后质量增加，根据质量守恒定律可知：在该反应中，乙醇和氧气是反应物，二氧化碳和水是生成物。
由化合物中某元素的质量＝化合物的质量×化合物中该元素的质量分数可以计算出：
4．6g乙醇中碳、氢、氧三种元素的质量分别是2.4g、0.6g、1.6g；
4．4g二氧化碳中碳、氧两元素的质量分别是1.2g、3.2g；
5．4g水中氢、氧两元素的质量分别为0.6g、4.8g。
因此反应物中共有2.4g碳元素、0.6g氢元素、9.6g氧元素，生成物二氧化碳和水中共有1.2g碳元素、0.6g
氢元素、8g氧元素。根据质量守恒定律可知：反应物中有1.2g碳元素和
1.6g氧元素进入了生成物X中，说明生成物X由碳、氧两元素组成，X中不含氢元素，其质量为1.2g＋1.6g＝2.8g，所以m的值为2.8。
由于X在反应前的质量为0，反应后的质量为2.8g，说明X在反应过程中质量有变化，不符合催化剂的特点，所以X不是该反应的催化剂。设X的化学式为CxOy，则12x∶16y＝1.2g∶1.6g，解得x∶y＝1∶1，即X的化学式为CO。
由以上分析可知：
A．表中m的值能确定，是2.8，故A错误；
B．X在反应过程中质量有变化，不符合催化剂的特点，故B错误；
C．由于反应生成了一氧化碳，说明乙醇燃烧不充分，增加氧气的量，有助于乙醇的充分燃烧，从而减少一氧化碳的生成。故C正确；
D．X由碳、氧两元素组成，X中不含氢元素，故D错误。
2．在密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质、在一定条件下反应，测得反应前及反应过程中的两个时刻各物质的质量分数如图所示。图中a、b、c、d分别表示相应物质的质量分数。下列数据正确的是( A )
A．a＝56%
B．b＝6%
C．c＝17%
D．d＝8%
【解析】
反应前后甲的质量分数减少了70%－42%＝28%，故甲是反应物；反应前乙的质量分数为14%，反应后乙的质量分数为1－42%－40%－10%＝8%，乙的质量分数减少了14%－8%＝6%，故乙是反应物；反应前丙的质量分数为6%，反应后丙的质量分数增加了40%－6%＝34%，丙是生成物；丁的质量分数不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应。参加反应的甲和乙的质量比为28%∶6%，当乙的质量分数为11%时，减少了14%－11%＝3%，则甲的质量分数应减少14%，则a＝70%－14%＝56%，故选项A说法正确；由上面分析知，b＝8%，故选项B说法错误；生成的丙和参加反应的乙的质量比为34%∶6%，当乙的质量分数为11%时，减少了14%－11%＝3%，则丙的质量分数应增加17%，则c＝6%＋17%＝23%，故选项C说法错误；丁的质量分数不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应，d＝10%，故选项D说法错误。
3．NSR技术通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx(氮氧化物)的储存和还原，能有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。其工作原理如图所示。
(1)还原时还原尾气可以是CO、H2等，存在如下反应：5CO＋Ba(NO3)2===N2＋X＋5CO2。
①
反应中，碳元素的化合价__升高__(填“升高”或“降低”)。
②
X的化学式是__BaO__。
(2)储存时，部分NO发生反应的化学方程式为__2NO＋O2===2NO2__；吸收NOx(如NO、NO2)的物质是__BaO__。
(3)NO气体通过NSR技术转化为N2的总反应方程式是__2NO＋O2＋4CON2＋4CO2____。
【解析】
(1)①
反应前碳元素为＋2价，反应后碳元素为＋4价，化合价升高了；②
根据化学反应前后各原子的种类与数目不变，可知X是BaO。(2)一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，氧化钡能吸收氮氧化物。(3)NO气体能与氧气、一氧化碳在催化剂的条件下反应生成氮气和二氧化碳。
4．图为铜片A的系列变化，据图回答问题：
(1)若方法1中的X物质为常见气体，且发生置换反应，则X是__H2__(填化学式)。
(2)写出方法2的化学方程式__CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O__。
(3)铜片A、铜片B、铜片C的质量分别为mA、mB、mC，其中方法1和方法2均完全反应，则mA、mB、mC的大小关系为__mA＝mB>mC__。
【解析】
(1)常见的还原剂有碳单质、一氧化碳和氢气，X物质为常见气体，且发生置换反应，所以X是氢气，化学式为H2。
(2)氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式为CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。
(3)方法1是将已经部分氧化的铜片重新用氢气还原，依据质量守恒中的原子守恒，方法1反应结束后，铜被重新还原，所以mA＝mB，方法2中部分氧化的铜片产生了氧化铜，氧化铜与硫酸反应，有部分铜元素进入溶液中，剩余铜单质的质量为mC，所以小于mA、mB，所以mA、mB、mC的大小关系为mA＝mB>mC。
5．2013年5月，某市自来水有股奇怪的味道，经专家多轮综合检测，基本认定引起此次异味的主要物质是邻叔丁基苯酚。将30克邻叔丁基苯酚完全燃烧，生成88克CO2和25.2克H2O(无其他产物)。已知邻叔丁基苯酚的相对分子质量为150，求：
(1)30克邻叔丁基苯酚中含碳元素__24__克，氢元素__2.8__克。
(2)邻叔丁基苯酚的化学式为__C10H14O__。
【解析】
根据质量守恒定律可知，生成物二氧化碳中碳元素和水中氢元素的质量即为30g邻叔丁基苯酚中碳元素和氢元素的质量，故(1)碳元素的质量为88g××100%＝24g；氢元素的质量为25.2g××100%＝2.8g；根据24g＋2.8g＝26.8g<30g，故还含氧元素，所以邻叔丁基苯酚中含有的元素为碳、氢、氧三种元素，故(2)邻叔丁基苯酚中碳、氢、氧的原子个数比为∶∶＝10∶14∶1，故其化学式为C10H14O。
6.
物质在发生化学反应时要遵循质量守恒定律。甲、乙、丙、丁四组同学从不同的角度研究了质量守恒定律。
(1)甲组研究了反应2H2＋O22H2O，他们从该反应中获取的信息有：
①
该反应的反应物是氢气和氧气；
②
该化学反应的条件是点燃；
③
在化学反应前后元素种类和原子个数不变；
④
__反应的生成物是水__；
⑤
__2个氢气分子和1个氧气分子化合生成2分子水__。
(2)乙、丙两组同学分别设计了如下实验，图中试剂混合前后物质的总质量分别表示为m(前)、m(后)。
请根据图示回答：
①乙组实验中，m(前)>m(后)，原因是__二氧化碳气体逸出__，若所用试剂不变，改进的方法是__将烧杯改成密闭容器__；
②丙组实验中，m(前)＝m(后)，乙组同学认为该实验不能验证质量守恒定律，原因是__质量守恒定律研究的是化学反应，而丙组中的物质不能发生化学反应__。
(3)丁组同学研究了物质W的组成。一定条件下，W在密闭容器内发生反应前后各物质的质量如下图所示：
其中，x＝__52__g，W的化学式是__C2H6O__。
7．碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，其化学反应表达式为Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z为正整数)。小金设计了图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：
(1)图甲中装置B的作用是____吸收反应生成的CO2__。
(2)查阅资料发现，在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到____300__℃(选填“200”“300”或“400”)。
(3)部分实验步骤为：“……加热前先通入N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据__一段时间，A装置中的长导管管口不再有气泡冒出__现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4)小金取54.7g碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4g，装置B增重8.8g。则x∶y∶z的最简整数比为__5∶6∶2__。
【解析】
(1)装置B的作用是吸收反应生成的二氧化碳，碱石灰可以与二氧化碳反应。
(2)实验中加热时，碱式碳酸锌样品热分解装置的温度至少要达到300
℃才能完全分解，所以要控制温度不低于300
℃。
(3)实验过程中可根据一段时间，A装置中的长导管管口不再有气泡冒出的现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4)碱式碳酸锌样品54.7
g，装置A增加的质量为生成的水的质量5.4
g，装置B增加的质量为生成的二氧化碳的质量8.8
g，故氧化锌的质量为54.7
g－5.4
g－8.8
g＝40.5
g，故
Znx(OH)y(CO3)zxZnO＋zCO2↑＋H2O
81x
44z
9y
40.5g
8.8g
5.4g
＝＝ x∶y∶z＝5∶6∶2。
