第7章 化学反应的定量研究
第一节 质量守恒定律
单元大概念素养目标
大概念素养目标 对应新课标内容
理解质量守恒定律,并能解释化学变化 能选取实验证据说明质量守恒定律,并阐释其微观本质【P28】
了解化学方程式的意义,并能正确书写化学方程式 能根据实验事实用文字和符号描述、表示化学变化,并正确书写常见的化学方程式【P28】
掌握化学方程式的简单计算 能根据化学方程式进行简单的计算,并解决生产生活中的简单问题【P28】
基础过关全练
知识点1 质量守恒定律的概念
1.(2023河南郑州外国语学校期末改编)下列装置(托盘天平未画出)及实验能用来验证质量守恒定律的是 ( )
A B C D
2.(2021广西河池中考)以下现象不能用质量守恒定律解释的是 ( )
A.石蜡熔化前后,其质量不变
B.铁钉和硫酸铜溶液反应,反应前后物质的总质量不变
C.木材在空气中燃烧后化为灰烬,灰烬的质量比木材的质量减小
D.铜丝在空气中加热,生成物的质量比原来铜丝的质量增大
3.【教材变式·P129实验改编】下图是探究质量守恒定律的实验装置图,回答下列问题:
(1)该实验装置 (填“能”或“不能”)用来探究质量守恒定律,原因是 。
(2)要用如图装置继续探究质量守恒定律,若药品不变,改变装置的方法是 。若装置不变,改变药品,可选用的一组药品是 (举一例)。
知识点2 质量守恒定律的微观本质
4.(2023安徽宿州期中)某物质在空气中燃烧后,只生成二氧化碳和水,则该物质组成中 ( )
A.只含碳元素和氢元素 B.一定含碳、氢元素,可能含氧元素
C.只含碳、氧两种元素 D.一定含碳、氢、氧三种元素
5.(2023吉林北师大长春附属学校期末改编)CO2可以在一定条件下进行转化,其反应的微观示意图如下,下列说法正确的是 ( )
A.反应前后原子种类不变
B.反应前后分子种类不变
C.该反应不遵循质量守恒定律
D.该反应的基本反应类型为化合反应
能力提升全练
6.(2022北京中考改编,24,★☆☆)载人航天器中处理CO2的另一种方法是将CO2与氢气反应,反应前后分子种类变化的微观示意图如下,下列说法正确的是 ( )
A.乙和丙的元素组成相同
B.丙的相对分子质量为16
C.反应前后氧原子个数不相等
D.该反应既不是化合反应,也不是分解反应
7.(2023北京怀柔期末,35,★☆☆)如图是反映某个化学反应里各物质质量与时间的变化关系,下列对此变化的描述正确的是 ( )
A.充分反应后,乙的质量+丙的质量=甲的质量
B.物质甲的相对分子质量大于乙
C.此化学反应不遵循质量守恒定律
D.此化学反应是分解反应
8.(2022广东广州中考改编,7,★★☆)CuCl2是重要的化工原料。一种生成CuCl2的反应原理如图。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的生成物只有CuCl2
B.该反应前后元素的种类没有发生变化
C.该反应前后含铁催化剂的质量发生变化
D.该反应属于化合反应
9.(2022云南昆明中考,16,★★☆)将下列四种物质放入密闭容器中充分反应,测得反应前后各物质的质量如下表。下列说法错误的是 ( )
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 30 20 5 0
反应后质量/g 14 16 a 20
A.a=5
B.甲和乙为反应物
C.丙可能是催化剂
D.甲、乙、丁的相对分子质量之比为2∶1∶2
10.(2023北京五十七中月考,25,★★☆)用如图装置进行实验。实验前,测得蜡烛质量为31.56 g;蜡烛燃烧一段时间后,测得其质量变为30.16 g。假设蜡烛燃烧只生成CO2和H2O,选项中涉及的符号含义如下表。下列说法正确的是 ( )
符号 m(蜡) m(O2) m(CO2) m(H2O)
含义 参加反应的蜡 烛质量 参加反应的O2 质量 生成CO2的质量 生成H2O的质量
A.m(蜡)=31.56 g
B.m(O2)=1.40 g
C.m(CO2)+m(H2O)=30.16 g
D.m(CO2)+m(H2O)=m(O2)+1.40 g
11.【新题型·创新实验】(2023北京海淀期末,38,★☆☆)用如图实验装置探究汽油的元素组成(夹持仪器已省略)。
(1)实验中,要使汽油燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中,需要进行的操作是 。
(2)观察到漏斗内壁出现无色水滴,试管中澄清石灰水变浑浊,由此可推测汽油的元素组成: 。
素养探究全练
12.【学科素养·科学思维】(2022湖南衡阳中考)甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分混合,此时各物质的质量分数如图1所示。一段时间后,各物质的质量分数如图2所示。下列说法正确的是 ( )
A.丁是反应物
B.x的值为20
C.乙是此化学反应的催化剂
D.生成38 g甲,需消耗60 g丁
13.【学科素养·科学思维】密闭容器中发生某化学反应,各物质的分子数目随时间变化情况如图1所示,物质Y和Z的质量随时间变化情况如图2所示。下列说法正确的是 ( )
图1 图2
A.该反应属于分解反应
B.X与Z的质量变化比为9∶34
C.该反应前后分子总数保持不变
D.Z一定是化合物
14.【学科素养·科学探究与实践】小明同学用稀盐酸与碳酸钙反应验证“质量守恒定律”,设计的实验装置如图所示。
(1)请从微观的角度解释化学反应前后质量相等的原因: 。
(2)将气球中的碳酸钙粉末全部倒入锥形瓶中,观察到的现象是 。
(3)当反应结束时,小明发现天平的指针向右偏转。小明又重新做了该实验,但得到的结果仍然是向右偏转。他感到困惑:操作均正确,实验现象与数据为何与预测结果不符 你认为出现该实验现象的合理解释是 (填字母)。
A.该反应前后原子的种类、数目变少
B.该反应中生成物的总质量小于反应物的总质量
C.空气的浮力作用,导致实验结果有偏差
D.生成气体的反应不遵循质量守恒定律
答案全解全析
基础过关全练
1.B 红墨水和水混合不能发生化学反应,不能验证质量守恒定律;白磷燃烧生成五氧化二磷,反应在密闭装置中进行,能验证质量守恒定律;稀盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳,二氧化碳气体会逸出装置,不能验证质量守恒定律;镁条燃烧生成氧化镁,反应未在密闭装置中进行,不能验证质量守恒定律。
2.A 石蜡熔化属于物理变化,不能用质量守恒定律解释。
3.(1)不能 不是密闭装置,反应中生成的二氧化碳气体会逸散到空气中 (2)把烧杯换成锥形瓶,并在瓶口套一个气球(合理即可) 铁和硫酸铜溶液(合理即可)
解析 (1)稀盐酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳气体会逸散到空气中,导致天平不平衡,因此题图装置不能用来探究质量守恒定律。(2)继续探究质量守恒定律,若药品不变,则要使反应在密闭容器内进行,改变装置的方法可以是把烧杯换成锥形瓶,并在瓶口套一个气球;若装置不变,则装置内发生反应的药品可以是反应后没有气体生成的一组非气态药品,如铁和硫酸铜溶液。
4.B 生成物二氧化碳和水中共含有碳、氢、氧三种元素,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,则反应物中也一定含有碳、氢、氧三种元素,该物质在空气中燃烧,则反应物中的氧元素可能全部来自氧气,也可能有一部分来自该物质,故推断该物质中一定含有碳、氢元素,可能含有氧元素。
5.A 由反应的微观示意图可知,反应物分子中含有碳、氢、氧三种原子,反应后原子种类未发生改变,A正确;反应前后分子种类发生改变,B错误;该反应遵循质量守恒定律,C错误;该反应不符合化合反应“多变一”的特征,D错误。
能力提升全练
6.D 根据题图分析可知,乙是二氧化碳,丙是水,水由氢元素和氧元素组成,二氧化碳由碳元素和氧元素组成,A错误;丙的相对分子质量为1×2+16=18,B错误;根据质量守恒定律可知,化学反应前后原子数目不变,故反应前后氧原子个数相等,C错误;该反应既不符合化合反应“多变一”的特征,也不符合分解反应“一变多”的特征,D正确。
7.D 由题图分析可知,充分反应后甲、乙的质量增加,丙的质量减少,故甲、乙是生成物,丙是反应物。充分反应后,参加反应的丙的质量等于生成甲、乙的质量之和,A错误;根据各物质质量与时间的关系图,无法确定三种物质的相对分子质量,B错误;化学反应均遵循质量守恒定律,C错误;该反应符合“一变多”的特征,属于分解反应,D正确。
8.B 由题图可知,该反应的生成物还有水,A错误;该反应前后元素的种类没有发生变化,B正确;该反应前后含铁催化剂的质量和化学性质都不变,C错误;该反应的反应物有三种,生成物有两种,不是化合反应,D错误。
9.D 根据质量守恒定律可知,化学反应前后物质的总质量不变,30+20+5=14+16+a+20,a=5,A正确;甲、乙在反应后质量减少,属于反应物,B正确;反应前后丙的质量不变,则丙物质可能是催化剂,也可能是不参加反应的杂质,C正确;根据反应前后各物质的质量无法确定甲、乙、丁的相对分子质量之比,D错误。
10.D m(蜡)=31.56 g-30.16 g=1.40 g,A错误;m(O2)=m(CO2)+m(H2O)-1.40 g,B错误;反应后生成的二氧化碳和水的质量之和等于参加反应的蜡烛和氧气的质量之和,即m(CO2)+m(H2O)=m(O2)+1.40 g,C错误、D正确。
11.(1)向外拉注射器活塞 (2)汽油中一定含有碳元素和氢元素,可能含有氧元素
解析 (1)向外拉注射器活塞,试管中的气压减小,在外界大气压作用下,汽油燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中。(2)根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,观察到漏斗内壁出现无色水滴,说明反应有水生成,水中的氢元素来自汽油,试管中澄清石灰水变浑浊,说明反应生成二氧化碳,二氧化碳中的碳元素来自汽油,水和二氧化碳中的氧元素可能全部来自氧气,也可能有一部分来自汽油,因此汽油中一定含有碳元素和氢元素,可能含有氧元素。
素养探究全练
12.A 由题图可知,反应后丁的质量分数减小了48%-30%=18%,故丁是反应物,A正确;由题图2可计算出x%=1-19%-30%-41%=10%,x的值为10,B错误;化学反应前后,乙的质量分数不变,则乙物质可能是该反应的催化剂,也可能是没有参加反应的杂质,C错误;甲与丁参加反应的质量比为2%∶18%=1∶9,故生成38 g甲,需消耗丁的质量为342 g,D错误。
13.D 由题图1可知,化学反应前后X、Y分子数目减少,说明X、Y是反应物;Z分子数目增加,说明Z是生成物,该反应符合“多变一”的特征,属于化合反应,A错误。由题图2可知,0~t2时间段,参加反应的Y的质量为14 g,反应生成的Z的质量为17 g,则参加反应的X的质量为17 g-14 g=3 g,则X与Z的质量变化比为3 g∶17 g=3∶17,B错误。由题图1可知,3分子X与1分子Y反应生成2分子Z,反应后分子总数减少,C错误。Z是化合反应的生成物,一定是化合物,D正确。
14.(1)化学反应前后原子的种类、数目和质量都不变 (2)锥形瓶内有气泡产生,气球慢慢鼓起 (3)C
解析 (1)化学反应前后原子的种类、数目和质量都不变,所以化学反应前后质量不变。(2)碳酸钙和稀盐酸反应生成二氧化碳,故观察到锥形瓶内有气泡产生,气球慢慢鼓起。(3)反应生成气体,气球胀大,受到的浮力增大,导致实验结果有偏差,故选C。
