第04课时 质量守恒定律

第4课时质量守恒定律

考题分层训练

考点1从宏观角度对质量守恒定律作出解释

1. [2019·海淀二模]某兴趣小组为验证质量守恒定律,做了镁带在空气中燃烧的实验。

(1)镁带在空气中燃烧,生成氧化镁的化学方程式为。

(2)若反应后收集到的固体质量恰好等于原镁带的质量,(填“能”或“不能”)据此验证质量守恒定律。

图4-7

考点2从微观角度对质量守恒定律作出解释

2.[2019·西城一模]中国科学家成功将二氧化碳转化为乙烯(C2H4),反应前后分子种类变化的微观示意图如下。下列说法不正确的是()

图4-8

A.甲的相对分子质量为44

B.两种生成物均为氧化物

C.丙中碳、氢原子个数比为1∶2

D.参加反应的甲与乙的分子个数比为1∶3

3.[2019·朝阳二模]我国科学家研究出碳化钼(Mo2C)负载金原子组成的高效催化体系,使水煤气中的CO和H2O 在120 ℃下发生反应,反应的微观示意图如图4-9所示。

图4-9

(1)图示物质中,有种单质。

(2)该反应过程中,生成物的质量比为。

4.[2019·东城二模]我国科研团队率先提出“单原子催化”概念。单原子催化剂用于合成气制造燃料甲醇(CH3OH)的微观示意图如图4-10所示。

图4-10

(1)A、B、C中属于单质的是(填序号)。

(2)反应中A与B的分子个数比为。

5.[2019·西城二模]工业上利用天然气“捕获”二氧化碳,以减少碳排放。该反应的微观示意图如下:

图4-11

(1)在图中横线处补全相应微粒的图示。

(2)依据生活经验写出一条减少二氧化碳排放的措施。

考点3书写化学方程式并进行简单计算

6.[2019·朝阳二模]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()

A. Cu

B.CuO

C.Cu(OH)2

D.CuCO3

7.[2019·西城二模]下列关于N2+O22NO的说法中,正确的是()

A. 反应后原子种类减少

B.表示氮气加氧气等于一氧化氮

C.参加反应的氮气与氧气的分子个数比为1∶1

D.参加反应的氧气与生成的一氧化氮的质量比为16∶15

8.[2019·石景山二模]洁厕灵(有效成分为盐酸)和管道疏通剂(主要成分为氢氧化钠)不能混合使用的原因是

(用化学方程式表示)。

9. [2019·丰台二模]2019年北京世园会中国馆主体为钢结构,拼装钢材杆件达到1.2万多根,所有杆件均为现场拼装焊接。

图4-12

(1)用一氧化碳和赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的化学方程式是。

(2)用氧气乙炔焊机焊接钢件时,要先调整乙炔(C2H2)和氧气的比例。乙炔充分燃烧的化学方程式为2C2H2+5O2

4CO2+2H2O,请计算26 kg 乙炔充分燃烧时,参加反应的氧气质量是kg。

1. 1784年,科学家卡文迪许演示了“人工空气”的燃烧,发现燃烧产物只有水,据此判断“人工空气”是()

A.氢气

B.氮气

C.二氧化碳

D.氧气

2.化学反应前后一定发生变化的是()

A.原子数目

B.物质种类

C.分子数目

D.反应前后物质的总质量

3.在化学反应A+2B C+2D中,已知16 g A与64 g B恰好完全反应,生成C和D的质量比为11∶9,又知B的相对分子质量为32,则D的相对分子质量为()

A.9

B.12

C.18

D.36

4.在密闭容器内,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分数如图4-13所示。下列说法错误的是()

图4-13

A.该反应遵守质量守恒定律

B.生成的甲、丙两物质的质量比为8∶1

C.乙可能是该反应的催化剂

D.参加反应的丁的质量等于生成的甲和丙的质量之和

5.根据如图4-14所示的实验回答问题。

图4-14

图示为通过红磷燃烧前后质量的测定验证质量守恒定律的实验。用红热的玻璃管引燃红磷,实验现象是:红磷燃烧,产生,放出大量热。实验中气球的作用除了使装置密闭之外,还可以防

止;实验时若取用红磷的量不足,对实验的结果(填“有”或“没有”)影响。

6.质量相等的四种物质:①H2O2、②KMnO4、③KClO3、④H2O完全分解后所制得氧气的质量由大到小的顺序为(填序号,下同);四种金属:①Zn、②Mg、③Al、④Fe分别投入质量相等且足量的稀硫酸中,充分反应后所得四种溶液的质量相等,则投入金属的质量由小到大的顺序为。

7.小英同学从资料中得知:质量守恒定律的发现经历了漫长、曲折的过程。

[实验回顾]

1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫将金属锡放在密闭容器里煅烧,冷却后在密闭容器里称量,发现总质量和煅烧前没有变化。

1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,得到了与罗蒙诺索夫相同的结论。拉瓦锡还通过这个实验研究了,成就了化学史上的另一经典实验。

[实验重现]

小英同学在老师的指导下,将铁粉、活性炭粉、食盐按一定比例加水混合后,涂在用铁片折成的连续的Z形架表面,然后放入盛满氧气的集气瓶中。通过如图4-15所示装置对“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”进行实验探究,实验过程中做到操作规范、准确称量和细致观察。

图4-15

(1)证明化学反应发生且体现质量守恒定律的现象有:,。

(2)此实验用氧气替代空气的主要目的是。

(3)实验室里现有过氧化氢溶液、二氧化锰粉末,以及下列仪器:

图4-16

①写出编号仪器的名称:B。

②利用上述药品、仪器制取少量纯净氧气,其简易制取装置应选择的仪器有(填序号),反应的化学方程式为;能否组装一套制氧气的装置,以控制反应的发生和停止?

(填“能”或“否”),并说明理由:。[总结与反思]

1663年,英国化学家波义耳将金属汞放在密闭容器里煅烧,冷却后称量时打开了盖,得出的结论是物质的总质量增加了。导致波义耳与质量守恒定律失之交臂。你认为质量增大的原因是

。

【参考答案】

夯实基础

1.(1)2Mg+O22MgO(2)不能

[解析](1)镁与氧气在点燃的条件下反应生成氧化镁,化学方程式为2Mg+O22MgO。(2)验证质量守恒定律,要保证没有物质逸出或流失,有气体参与或生成的反应需在密闭容器中进行,故不能根据反应后收集到的固体

质量恰好等于原镁带的质量来验证质量守恒定律。

2.B[解析]由微观示意图可知,该反应是二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成乙烯和水,化学方程式是

2CO2+6H2C2H4+4H2O。甲是二氧化碳,二氧化碳的相对分子质量为12+16×2=44,故A正确;生成物乙烯中不含氧元素,不属于氧化物,故B错误;丙是乙烯,由化学式可知,C2H4中碳、氢原子个数比为1∶2,故C正确;由化学方程式可知,参加反应的甲与乙的分子个数比为1∶3,故D正确。

3.(1)2(2)22∶1(或1∶22)

[解析]由反应的微观示意图可知,水煤气中的CO和H2O在120 ℃时碳化钼负载金原子组成的高效催化体系作用下发生反应生成二氧化碳和氢气。(1)图中的物质是一氧化碳、水、二氧化碳、氢气、碳化钼和金,其中氢气和金是单质。(2)该反应的化学方程式为CO+H2O CO2+H2,故生成物CO2与H2的质量比为44∶2=22∶1。

4.(1)B(2)1∶2

[解析]由图中信息可知,一氧化碳和氢气在单原子催化剂作用下反应能生成甲醇,反应的化学方程式为CO+2H2 CH3OH。(1)由图示分析可知,A分子中含有碳、氧原子,故A属于化合物;B分子中只含有氢原子,故B属于单质;C分子中含有碳、氢、氧三种原子,故C属于化合物。(2)由化学方程式可知,反应中A与B的分子个数比为1∶2。

5.(1)

(2)公共交通出行(合理即可)

[解析](1)在化学反应前后,原子的种类、数目保持不变,所以图中横线处填写内容是2个氢分子,每个氢分子由2个氢原子构成。(2)公共交通出行可以减少二氧化碳排放。

6.B[解析]根据质量守恒定律,反应前后原子的种类和数目不变,反应物中有2个铜原子、2个氢原子、1个碳原子、5个氧原子,生成物中有2个氢原子、1个碳原子、3个氧原子,所以2X中有2个铜原子、2个氧原子,故X的化学式是CuO。

7.C[解析]根据质量守恒定律,化学反应前后,原子种类、数目和质量都不变;在化学反应中“+”读作“和”,“”应读作“生成”,该反应表示氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮;根据化学方程式可知,参加反应的氮气与氧气的分子个数比为1∶1;根据化学方程式可知,参加反应的氧气与生成的一氧化氮的质量比为

32∶(30×2)=8∶15。

8.NaOH+HCl NaCl+H2O

[解析]洁厕灵(有效成分为盐酸)和管道疏通剂(主要成分为氢氧化钠)不能混合使用的原因是盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,化学方程式为NaOH+HCl NaCl+H2O。

9.(1)3CO+Fe2O33CO2+2Fe

(2)80

[解析](1)用一氧化碳和赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁,生成的是铁和二氧化碳,反应的化学方程式是3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe。

(2)设参加反应的氧气质量为x。

2C2H2+5O24CO2+2H2O

52 160

26 kg x

=解得x=80 kg。

能力提升

1.A[解析]氢气具有可燃性,在氧气中燃烧的产物只有水。

2.B[解析]根据质量守恒定律,化学反应前后一定不变的是原子数目、原子种类、原子质量、元素种类和物质的总质量,一定发生改变的是分子种类和物质种类,可能发生改变的是分子数目和元素化合价。

3.C[解析]在化学反应A+2B C+2D中,已知16 g A与64 g B恰好完全反应,根据质量守恒定律,生成的C 和D的质量之和为16 g+64 g=80 g,又因为生成C和D的质量之比为11∶9,所以D的质量是80 g×=36 g,已知B的相对分子质量为32,设D的相对分子质量为x,则:

A+2B C+2D

64 2x

64 g 36 g

=x=18

4.B[解析]根据质量守恒定律,分析反应前后甲、乙、丙、丁四种物质质量变化可知,18份质量的丁发生化学反应生成2份质量的甲和16份质量的丙,乙在该反应前后质量没有发生变化,可能是该反应的催化剂。一切化学反应都遵守质量守恒定律,故A正确;通过分析计算可知,生成甲、丙的质量比为1∶8,故B错误;由于在反应前后乙的质量没有发生变化,所以乙可能是该反应的催化剂,故C正确;该反应是分解反应,根据质量守恒定律反应前后各物质的质量总和相等,参加反应的丁的质量等于生成的甲和丙的质量之和,故D正确。

5.大量白烟气体膨胀冲开瓶塞没有

[解析]红磷燃烧时产生大量白烟,放出大量热,导致锥形瓶内气体压强增大,气球胀大,所以气球除了使装置密闭之外,还有平衡大气压,防止瓶塞弹出的作用;根据质量守恒定律可知,参加化学反应的物质的总质量和生成的各物质总质量相等,由于装置密闭,所以与红磷的量无关。

6.④①③②①④②③

[解析]根据所给物质写出这4个反应的化学方程式,按O2的化学计量数为1进行配平;计算每种物质与O2的质量比,然后比较得出答案。

2H2O22H2O+O2↑;

68 32

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;

316 32

KClO3KCl+O2↑;

81.7 32

2H2O2H2↑+O2↑

36 32

生成32 g的O2所需4种物质的质量分别为68 g、316 g、81.7 g、36 g,所以等质量的4种物质完全分解后所制得氧气的质量由大到小的顺序为④①③②。将Zn、Mg、Al、Fe四种金属分别投入质量相等且足量的稀硫酸中,反应结束后溶液的质量仍相等,说明溶液增加的质量相等,即加入的金属与生成的氢气的质量差相等,设锌的质量为a,镁的质量为x,铝的质量为y,铁的质量为z,则:

Zn~H2↑

65 2

a a

Mg~H2↑

24 2

x x

2Al~3H2↑

54 6

y y

Fe~H2↑

56 2

z z

则a-a=x-x=y-y=z-z,

即a=x=y=z,故a

即m(Zn)

7.[实验回顾] 空气的成分(或空气中氧气的含量或空气中氧气约占总体积的五分之一等,合理即可)

[实验重现] (1)铁片上的物质变红(或有红色物质生成)天平平衡(或质量不变)

(2)加快反应速率(或增大反应物的浓度,合理即可)

(3)①锥形瓶

②CDHIA2H2O22H2O+O2↑否

二氧化锰是粉末状,无法实现固液分离

[总结与反思]有空气进入(合理即可)

[解析][实验回顾]1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,还通过这个实验研究了空气的成分(或空气中氧气的含量或空气中氧气约占总体积的五分之一),成就了化学史上的另一经典实验。[实验重现](1)证明化学反应发生且体现质量守恒定律的现象有:铁片上的物质变红(或有红色物质生成),天平平衡(或质量不变)。(2)由空气中氧气约占五分之一可知,此实验用氧气替代空气的主要目的是:增大反应物浓度,加快反应速率。(3)②利用上述药品、仪器制取少量纯净氧气,制取少量气体选择试管盛装药品即可,收集纯净的气体需选择排水法,故简易制取装置应选择的仪器有CDHIA;过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;因为二氧化锰是粉末状,无法实现固液分离,所以不能组装一套制氧气的装置,以控制反应的发生和停止。[总结与反思]导致波义耳与质量守恒定律失之交臂,质量增大的原因是:有空气进入了容器中。