4.2 化学反应中的质量关系 分层练习(原卷版+解析版)--沪教版(2024)九年级上册
4.2 化学反应中的质量关系
【题型1】实验验证化学反应中的质量关系
1.为了探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变,甲同学和乙同学分别设计了下面两个实验,请根据如图回答问题:
【信息提示】硫酸铜与氢氧化钠反应:
(1)甲同学设计的实验如图A所示,反应前,托盘天平的指针指向分度盘的中央:两种物质反应后,托盘天平的指针会发生偏转吗? ,其原因是 。B装置在反应前天平的指针在刻度盘的中央,反应后指针会 (填“向右偏”“向左偏“指向中央”)
(2)两位同学通过交流反思得到启示:在探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变时,对于有气体参加或有气体生成的反应一定要在 装置中进行。
(3)从微观角度分析,在化学反应前后一定不变的是 (选填序号)。
①原子种类 ②分子种类 ③原子数目 ④分子质量 ⑤分子数目
【答案】(1) 会 反应生成的二氧化碳气体逸出 指向中央
(2)密闭
(3)①③/③①
【详解】(1)烧杯内稀盐酸与大理石反应的体系是敞开体系,即生成的二氧化碳气体会逸散到空气中,故反应后烧杯内的质量会减小,故指针会发生偏转,向右偏转。故填:会;反应生成的二氧化碳气体逸出;
B装置是硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,没有气体生成,所以反应前后质量不变,所以在反应前天平的指针在刻度盘的中央,反应后指针会指向中央;
(2)当反应有气体参加反应或有气体生成的时候,若为敞开体系,则无法准确称量所有反应物或所有生成物的质量总和,故一定要在密闭体系中进行才能得出正确的结论。故填:密闭。
(3)化学反应的本质是分子分成原子,原子再重新组合,构成新的分子,故化学反应的过程中原子的种类、数目、质量均不变。故选:①③。
2.兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究,实验方案如下:
【分析交流】
(1)方案A中红磷燃烧的现象为________,方案B中铁与硫酸铜反应的化学方程式为______。两个方案反应前后天平均保持平衡,说明上述两个化学反应前后物质的总质量不变。
【发现问题】方案A中因有氧气参加反应,故采用密闭装置。但方案B中铁与硫酸铜反应,反应物和生成物都没有气体,为什么也要用密闭装置呢?
(2)于是在老师的指导下,小组同学再次实验,并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液pH,其数据如下图。分析图像可知,反应开始阶段溶液的酸性逐渐______(填“增强”或“减弱”),那么导致这一现象出现的原因又是什么?
【提出猜想】
猜想甲:硫酸铜溶液和铁作用所致;
猜想乙:硫酸铜溶液和空气作用所致;
猜想丙:硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
(3)为验证上述猜想,现提供如下用品:用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH传感器等,实验过程如下表,请完成表格中①、②两处填空。
实验序号 实验1 实验2 实验3
实验内容 (部分仪器略去)
实验现象 pH先减小后略增大 pH略增大 pH不变
实验结论 猜想______成立
【反思拓展】
(4)通过以上探究活动,请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是________。
(5)蜡烛燃烧后固体质量减小,请设计实验验证该反应是否遵守质量守恒定律。写出你的简明方案:________。
【答案】(1) 剧烈燃烧,产生大量白烟,放出热量 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(2)增强
(3) 5 丙
(4)防止溶液酸性增大与铁钉反应产生氢气使装置质量减小,无法验证质量守恒定律
(5)取一套装置气密性良好的集气瓶和带有燃烧匙的橡皮塞,将蜡烛固定在燃烧匙上,将蜡烛、橡皮塞、燃烧匙和集气瓶放在天平上称量后,放置在桌面上,点燃蜡烛迅速将蜡烛伸入集气瓶并塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后将装置整体放在天平上称量,若质量不变,则遵循适量守恒定律
【详解】(1)红磷燃烧会产生大量白烟,放出热量,故填:剧烈燃烧,产生大量白烟,放出热量;
铁和硫酸铜会生成硫酸亚铁和铜,故填:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;
(2)图中pH值下降,说明溶液的酸性增强,故填:增强;
(3)实验1可以中硫酸铜溶液和铁、空气接触;实验2中硫酸铜和铁接触,需要控制其他变量相同,加入5mL硫酸铜溶液;实验3硫酸铜接触到空气;
实验1、2对比说明pH减小与空气有关,实验1、3对比说明pH减小与铁有关,则pH减小使硫酸铜与铁和空气共同作用所致,故填:5;丙;
(4)装置B中硫酸铜与铁和氧气接触,可能会导致溶液酸性增强与铁反应产生氢气,如果在敞口容器中,氢气会逸出,导致装置质量减小,无法验证质量守恒定律,故填:防止溶液酸性增大与铁钉反应产生氢气使装置质量减小,无法验证质量守恒定律;
(5)蜡烛燃烧会产生二氧化碳和水,需要在密闭容器中验证,可以将蜡烛在密闭的集气瓶中燃烧测定反应前后的质量不变来验证质量守恒定律,故填:取一套装置气密性良好的集气瓶和带有燃烧匙的橡皮塞,将蜡烛固定在燃烧匙上,将蜡烛、橡皮塞、燃烧匙和集气瓶放在天平上称量后,放置在桌面上,点燃蜡烛迅速将蜡烛伸入集气瓶并塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后将装置整体放在天平上称量,若质量不变,则遵循适量守恒定律。
【题型2】质量守恒定律
1.下列叙述中可用质量守恒定律解释的是
A.5.4克硫在4.6g氧气中完全燃烧生成10g二氧化硫气体。
B.一定质量的冰,变成水后体积减小
C.50mL水和50mL酒精混合物后,总体积小于100mL
D.红磷在空气中充分燃烧后,生成物的质量一定等于参加反应的红磷和氧气的质量
【答案】D
【详解】A、根据硫和氧气反应的化学方程式可以知道:每32份质量的硫和32份质量的氧气反应能生成64份质量的二氧化硫,硫和氧气在反应中的质量比为1:1,所以5.4g硫和4.6g氧气完全反应后,只有4.6g的硫与4.6g的氧气参与反应,故生成物质量为4.6g+4.6g=9.2g,故错误;
B、一定质量的冰,变成水后体积减小,没有新物质生成,属于物理变化,没有发生化学变化,不能用质量守恒定律来解释,故错误;
C、50mL水和50mL酒精混合物后,总体积小于100mL,是因为分子间有间隔,没有新物质生成,属于物理变化,没有发生化学变化,不能用质量守恒定律来解释,故错误;
D、红磷在空气中燃烧,必然发生了化学反应。根据质量守恒定律,反应后生成物的质量,一定等于参加反应的红磷和氧气的质量总和,故正确。
故选:D。
2.下列叙述错误的是
A. 原子最外层电子数与元素化学性质关系最密切
B. 在同一种物质中,同一种元素可显示不同的化合价
C. 日常生活中,用蒸馏的方法来软化硬水
D. 化学反应一定遵守质量守恒定律
【答案】C
【详解】A、元素的化学性质是由原子的最外层电子数决定的,故A选项叙述正确;
B、在同一种物质中,同一种元素可显示不同的化合价,如NH4NO3中,氮元素可显+5价,-3价,故B选项叙述正确;
C、日常生活中,用煮沸的方法来软化硬水,实验室,用蒸馏的方法软化硬水,故C选项叙述错误;
D、一切化学反应都遵循质量守恒定律,故D选项叙述正确
故选C。
【题型3】质量守恒定律的微观解释
1.在化学变化中,下列说法正确的是
①原子的种类、元素的种类、分子的种类均不变
②原子的数目、分子的数目均不变
③原子的质量、元素的质量、物质的总质量均不变
④原子核的种类、数量、质量均不变
A. ①② B. ①③ C. ③④ D. ②④
【答案】C
【详解】①原子的种类、元素的种类均不变,分子的种类改变,错误;②原子的数目不变,分子的数目不能确定,错误;③原子的质量、元素的质量、物质的总质量均不变,正确;④原子核的种类、数量、质量均不变,正确。故选C。
2.下列对质量守恒定律的理解,正确的是
A.镁条燃烧后质量增加,不遵循质量守恒定律
B.化学反应前后分子的总数一定不会发生变化
C.5g硫和5g氧气恰好完全反应,生成物二氧化硫为10g
D.将5g铁和5g铜混合后物质的总质量为10g,遵守质量守恒定律
【答案】C
【详解】A、化学变化均遵循质量守恒定律,镁条燃烧属于化学变化,遵循质量守恒定律,选项错误;
B、化学反应前后原子的总数一定不发生改变,而分子总数可能不变也可能改变,选项错误;
C、每32份质量的硫和每32份质量的氧气反应生成每64份质量的二氧化硫,所以参加反应的硫和氧气的质量比为1:1,所以5g硫和5g氧气恰好完全反应生成10g二氧化硫,选项正确;
D、铁和铜混合在一起属于物理变化,不遵循质量守恒定律,选项错误。
故选C。
【题型4】质量守恒定律的应用
1.实验室常用燃烧法测定物质的组成。现取3.2 g 某物质在足量的氧气中燃烧,生成4.4 g CO2和3.6gH2O,下列说法错误的是
A.参加反应的氧气质量为4.8 g
B.生成CO2和H2O分子个数比是1:2
C.该物质中含有氧元素
D.该物质中碳、氢原子个数比是1:3
【答案】D
【详解】A.根据质量守恒定律,参加反应的氧气质量为:4.4 g+3.6g-3.2 g=4.8 g,故A正确;
B.生成CO2和H2O分子个数比是:,故B正确;
C.根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类和质量不变,该物质中碳元素质量为:,氢元素的质量为:,该物质中碳、氢元素质量和为:1.2g+0.4g=1.6g<3.2g,所以该物质中含有氧元素,故C正确;
D.该物质中碳、氢原子个数比是:,故D错误。
故选:D。
2.某化学反应在密闭容器中进行,各物质的分子数目,质量随时间变化情况如图1,图2所示。下列说法错误的是( )
A.Z一定属于化合物 B.参加反应的X与Y的质量比为3:14
C.反应前后分子总数不变 D.Y与Z的相对分子质量之比为28:17
【答案】C
【解析】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,是因为化学反应前后,元素的种类不变,原子的种类、总个数不变。由图1可知,X和Y是反应物,Z是生成物,由分子个数的变化情况可知,该反应可表示为:。由图2可知,参加反应的Y的质量为,生成Z的质量为,由质量守恒定律可知:参加反应的X的质量为。A、根据分析可知,由该反应的方程式可知,该反应属于化合反应,因此生成物Z一定是化合物,说法正确;B、由以上分析可知,参加反应的X与Y的质量比为,说法正确;C、由该反应的方程式可知,反应前后分子总数改变,说法错误;D、设Y、Z的相对分子质量分别为m、n,由化学方程式可知,,则,说法正确。故选:C。
3.在一个密闭容器中,甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分反应后,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 5 2 20 22
反应后质量/g 待测 11 28 5
A.该反应是化合反应 B.甲可能是该反应的催化剂
C.该反应中乙,丙的质量比为9:8 D.反应后甲的质量为5g
【答案】A
【详解】A、由分析可知,丁生成乙和丙,故反应为分解反应,故A说法错误;
B、甲反应前后质量没变,故可能为催化剂,故B说法正确;
C、反应生成的乙的质量为11g-2g=9g,丙的质量为28g-20g=8g,故该反应中乙,丙的质量比为9:8,故C说法正确;
D、反应后甲的质量为5g,故D说法正确。
故选A。
【分析】设甲的待测质量为x,根据质量守恒定律,密闭容器中,反应前物质的总质量为:5+2+20+22=49,反应后物质的总质量为:11+28+5+x=49,则x=5,甲质量没变,可能是该反应的催化剂;乙质量增加,应为该反应的生成物;丙质量增加,应为该反应的生成物;丁质量减少,应为该反应的反应物。
4.在一定条件下,甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中反应一段时间后,测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法不正确的是
A. B.参加反应的乙、丁两物质的质量之比为1∶2
C.丙一定是化合物 D.甲可能是该反应的催化剂
【答案】B
【分析】根据质量守恒定律,化学反应前后,物质的总质量不变,则5g+18g+12g+26g=5g+6g+xg+12g,x=38,反应后,甲的质量不变,甲可能是催化剂,也可能是不参与反应的杂质,乙的质量减小,乙是反应物,丙的质量增加,丙是生成物,丁的质量减小,丁是反应物。
【详解】A、由分析可知,x=38,不符合题意;
B、参加反应的乙、丁两物质的质量之比为:(18g-6g):(26g-12g)=6:7,符合题意;
C、由分析可知,乙、丁是反应物,丙是生成物,故丙是化合物,不符合题意;
D、化学反应前后,甲的质量不变,甲可能是催化剂,不符合题意。
故选B。
5.现有 8gA 和足量 B 在一定条件下充分反应,生成 22gC 和 18gD, 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
【答案】C
【详解】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;反应的B质量:22g+18g-8g=32g,则参加反应的A和B的质量比是:8g:32g=1:4。
故选:C。
巩固练习
1.化学实验是学生运用化学知识拓展化学思维的重要途径.下列实验能达到目的的是
A. 证明质量守恒定律
B. 探究可燃物燃烧需要达到着火点
C. 探究空气中氧气的体积分数
D. 证明铁生锈的条件之一是与氧气接触
【答案】B
【详解】A、在金属活动性顺序中,铜位于氢元素后面,则铜不能与盐酸反应,则不能用来验证质量守恒定律,该实验不能达到目的;
B、白磷燃烧而红磷不燃烧,对比说明燃烧需要温度达到着火点以上,该实验能达到目的;
C、木炭燃烧生成二氧化碳,装置中压强几乎不变,则无法探究空气中氧气的含量,该实验不能达到目的;
D、左边铁与氧气和水共同接触,右边铁只与氧气接触,对比说明铁生锈需要与水接触,该实验不能达到目的。
故选B。
2.用下列实验验证质量守恒定律,能达到实验目的的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.氢氧化钠能与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,该反应没有气体参加或生成,能达到实验目的,正确;
B.蜡烛燃烧消耗氧气,生成二氧化碳和水,有气体参加或生成的反应,须在密闭容器中进行,错误;
C.过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气,有气体生成,须在密闭容器中进行,错误;
D.石灰石中的碳酸钙能与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,有气体生成须在密闭容器中进行,错误。
3.将相同质量镁粉(m克)与足量的纯氧气分别在密闭与开放的环境中完全燃烧,固体物质的质量随时间变化如图。下列分析正确的是( )
A.开始反应的时间为 B.生成的氧化镁中氧元素的质量为
C.参加反应的氧气的质量为 D.此反应不符合质量守恒定律
【答案】A
【详解】A、由图可知,t1时开始固体质量发生变化,则开始反应的时间为t1,故A符合题意;
B、在密闭容器中,镁燃烧生成氧化镁,固体增加的质量为氧元素质量,所以氧化镁中氧元素的质量为m2-m1,故B不符合题意;
C、镁燃烧生成氧化镁,固体质量增加,在密闭容器中反应时固体增大的质量为参加反应的氧气质量,所以参加反应的氧气质量为m2-m1,故C不符合题意;
D、镁在氧气中燃烧生成氧化镁属于化学反应,化学反应一定遵守质量守恒定律,可在密闭容器中的反应来验证,故D不符合题意。
故选A。
4.下列描述的变化中,不能用质量守恒定律解释的是
A.蜡烛燃烧后质量减小 B.将3g食盐放入3g水中完全溶解后得6g溶液
C.铁生锈后质量增加 D.硫粉在空气中充分燃烧后固体质量减小到0g
【答案】B
【分析】质量守恒定律适用于所有的化学反应;
【详解】A、蜡烛燃烧后生成水和二氧化碳,都会逸出空气,所以固体质量减小,是化学变化,该反应可以用质量守恒定律解释,故该选项不符合题意;
B、食盐溶解是物理变化,不能用质量守恒定律解释,故该选项符合题意;
C、铁生锈是因为铁和空气中的水蒸气与氧气发生反应,是化学变化,可以用质量守恒定律解释,故该选项不符合题意;
D、硫粉在空气中与氧气在点燃的条件下反应,生成二氧化硫气体,所以固体质量减小,该反应可以用质量守恒定律解释,故该选项不符合题意;
故选择B。
5.对下列事实的解释正确的是
选项 事实 解释
A 测温时,水银温度计汞柱升高 汞分子间隔变大
B 真金不怕火炼 金的熔点高
C 金属和石墨都具有导电性 内部有可自由移动的电子
D 水结冰后质量不变 质量守恒定律
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【详解】A、汞由汞原子构成,原子间有间隔,原子的间隔随温度的升高而变大,所以水银温度计汞柱升高是因为汞原子间隔变大。不符合题意;
B、真金不怕火炼是因为金的化学性质稳定,即使较高温度也不易和其他物质反应。不符合题意;
C、金属和石墨都具有导电性,是因为内部有可自由移动的电子,定向移动后形成电流。符合题意;
D、水结冰没有新物质生成,是物理变化,质量守恒定律适用于化学变化,不能用质量守恒定律解释。不符合题意;
故选C。
6.2023年杭州亚运会主火炬采用甲醇作为燃料,它由氢气和从空气中捕获的二氧化碳合成,可实现循环内碳的零排放,故称为“零碳甲醇”。甲醇(CH3OH)合成的微观过程如图,下列有关说法正确的是
A.参加反应的两种物质的分子个数比为2:3
B.催化剂在反应前后的质量和性质都不变
C.化学反应前后原子的种类和数目都不变
D.甲醇由碳原子、氢原子和氧原子构成
【答案】C
【详解】A、参加反应的二氧化碳分子、氢气分子个数比为1:3,错误;
B、催化剂在反应前后的质量和化学性质都不变,错误;
C、根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目都不变,正确;
D、甲醇分子是由碳原子、氢原子和氧原子构成,甲醇由甲醇分子构成,错误。
故选:C。
【分析】由微观示意图得知,该反应是二氧化碳和氢气在催化剂作用下反应生成甲醇和水,化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。
7.化学反应前后,一定不变的是( )①分子种类;②原子种类;③分子数目;④原子数目;⑤各物质的质量总和
A.①③⑤ B.①② C.②③⑤ D.②④⑤
【答案】D
【详解】在化学反应中,分子破裂成原子,原子重新组合成新分子,生成新物质的过程,因此原子种类、原子数目、原子的质量一定不变,反应前后各物质的质量总和也必然相等。但在化学反应中生成新的物质,那么分子种类必然改变,可能改变的是分子数目;
故选D。
8.罩中的熔喷布具有过滤病毒的作用,Z是合成熔喷布的主要原料,由X制备Z的微现示意图如下。下列说法正确的是( )
A.X的化学式为 B.反应前后分子种类不变
C.Y、Z在中充分燃烧产物相同 D.反应后原子个数不变
【答案】D
【解析】A、分析图示,X的化学式为 C3H8;错误;B、反应是化学变化,反应前后分子种类一定改变;错误;C、分析图示,Y只含有氢元素,燃烧产生水,Z含有碳、氢元素在 O2 中充分燃烧产物是二氧化碳和水,则产物不相同;错误;D、原子是化学变化中的最小粒子,反应后原子个数不变;正确;故选D。
9.某有机物在氧气中完全燃烧,测得生成物中含有二氧化碳、水蒸气、二氧化硫,下列对该有机物的推断正确的是
A.一定含碳、氢、硫元素
B.一定含碳、氢、氧元素
C.只含碳、氢元素
D.一定含碳、氢、氧元素,可能含硫元素
【答案】A
【详解】生成物中有二氧化碳、水蒸气、二氧化硫,即生成物中含有碳、氧、氢、硫四种化学元素,氧元素有可能全部是氧气提供的,也可能来自有机物。根据化学反应中元素种类不改变,因此该有机物中一定含有碳、氢、硫元素,可能含有氧元素。
故选A。
10.维生素C可以治疗坏血病。为了研究其组成,取8.8g维生素C完全燃烧,只有两种生成物,分别是13.2g的二氧化碳3.6g的水,则维生素C的化学式可能是
A.C6H8 B.C6H8O6 C.C5H8 D.C5H8O5
【答案】B
【详解】取8.8g维生素C完全燃烧,只有两种生成物,分别是13.2g的二氧化碳3.6g的水;根据元素质量守恒,8.8g维生素C中碳元素的质量=13.2g二氧化碳中碳元素的质量=;8.8g维生素C中氢元素的质量=3.6g水中氢元素的质量= ;根据3.6g+0.4g=4.0g<8.8g,所以8.8g维生素C中含有氧元素的质量为8.8g-4.0g=4.4g;故维生素C中碳、氢、氧原子的个数比为:,观察现象只有B选项中C6H8O6中碳、氢、氧原子的个数比为6:8:6=3:4:3,故选B。
11.证据推理与模型认知是化学学科核心素养之一,下列推理正确的是
A. 氧气源自含氧物质,含氧物质均可用于实验室制取氧气
B. 由同种分子构成的物质是纯净物,所以纯净物一定由同种分子构成
C. 化学变化遵循质量守恒定律,则物质变化前后质量不变的一定是化学变化
D. 构成稀有气体的微粒均具有稳定结构,具有稳定结构的微粒不一定是稀有气体的微粒
【答案】D
【详解】A、氧气源自含氧物质,制取氧气的物质必须含有氧元素,但是并不是所有含有氧物质都能可用于实验室中制取氧气,如一氧化碳,故A推理错误;
B、由同种分子构成的物质是纯净物,但纯净物不一定都由同种分子构成,也可能是由原子或离子构成,如铜由铜原子构成,故B推理错误;
C、化学变化遵循质量守恒定律,则物质变化前后质量不变的不一定是化学变化,如碎石粉碎,变化前后质量不变,但没有新物质生成,属于物理变化,故C推理错误;
D、构成稀有气体的微粒均具有稳定结构,具有稳定结构的微粒不一定是稀有气体的微粒,也可能是离子等,故D推理正确;
故选D。
12.在一定条件下,密闭容器内发生某反应,测得反应前后各物质的质量如表所示。下列说法不正确的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前物质的质量/g 8 40 10 20
反应后物质的质量/g 12 4 X 52
A.X=10,丙可能是该反应的催化剂 B.反应中,甲和丁的质量之比是1:8
C.乙可能是一种单质 D.该反应一定是分解反应
【答案】C
【详解】A、由质量守恒定律可知,X=80+40+10+20-12-4-52=10,丙的质量反应前后不变,则丙可能是该反应的催化剂,故选项说法正确;
B、反应中,甲和丁的质量之比是(12-8):(52-20)=1:8,故选项说法正确;
C、反应后甲、丁质量增大,是生成物,乙质量减少,是反应物,即乙分解生成甲和丁,因此乙是化合物,故选项说法不正确;
D、反应后甲、丁质量增大,是生成物,乙质量减少,是反应物,即乙分解生成甲和丁,该反应符合“一变多”的特征,属于分解反应,故选项说法正确;
故选:C。
13.向某密闭容器中加入一定质量的乙、丙、丁三种物质,一定条件下发生化学反应,测得容器中甲、乙、丙、丁的质量随时间的变化如图所示,下列有关说法正确的是
A.a的值为13
B.丁属于单质
C.丙一定作催化剂
D.当甲为2g时,丙与丁的质量之比为4:5
【答案】D
【详解】A、由图可知,反应后,甲的质量增加,甲是生成物,增加的质量为:8g,乙的质量增加,乙是生成物,丙的质量不变,丙可能是催化剂,也可能是不参与反应的杂质,丁的质量减小,丁是反应物,参加反应的丁的质量为10g,根据质量守恒定律,参加反应的物质的总质量与生成物的总质量相等,则生成乙的质量为:10g-8g=2g,故ag=10g+2g=12g,即a的值为12,不符合题意;
B、由A的分析可知,甲、乙是生成物,丁是反应物,故丁一定是化合物,不符合题意;
C、化学反应前后,丙的质量不变,丙可能是催化剂,也可能是不参与反应的杂质,不符合题意;
D、参加反应的丁与生成甲的质量比为:10g:8g=5:4,当甲为2g时,设参加反应的丁的质量为x,则,x=2.5g,则容器内剩余丁的质量为:10g-2.5g=7.5g,则丙与丁的质量之比为:6g:7.5g=4:5,符合题意。
故选D。
14.质量守恒定律的发现,凝聚了许多科学家的心血。
材料一:早在17世纪,英国化学家波义耳在一个密闭容器中加热金属,得到了金属灰,然后打开容器盖,再次称量金属灰的质量,发现金属灰的质量比反应前的金属质量大。
材料二: 1756 年,俄国化学家洛蒙诺索夫在一个密闭的容器中加热金属锡,生成了白色的氧化锡,但容器和容器里的物质的总质量,在燃烧前后并没有发生变化。于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的,因此提出了质量守恒假说。
材料三: 1774 年,拉瓦锡用精确的定量实验在密封容器中研究氧化汞的分解与生成中各物质的质量之间的关系,再次对该假设加以论证。
请回答以下问题:
(1)拉瓦锡的实验证实了洛蒙诺索夫的假说,小明认为波义耳实验否定了该假说,你是否赞同小明的观点,请说明理由。 _______
(2)小明建构了以下模型来从微观角度分析质量守恒定律,请你补充完整 _______ 。
(3)为了进一步证实质量守恒定律,小明设计了如下四种实验方案,你觉得可行是 ________ (可多选)
A B
C D
【答案】 ①. 不赞同,金属灰的质量比反应前的金属质量大,是因为金属和氧气发生了反应,金属灰的质量等于反应前金属的质量加上参加反应的氧气的质量,符合质量守恒定律 ②. ③. BC
【详解】(1) 不赞同小明的观点,理由:金属灰的质量比反应前的金属质量大,是因为金属和氧气发生了反应,金属灰的质量等于反应前金属的质量加上参加反应的氧气的质量,符合质量守恒定律;
(2)由于锡为金属,由原子直接构成,氧气由氧分子构成,每个氧分子由两个氧原子构成,所以图补充完整为:
(3) A、碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳会逸出,不能验证质量守恒定律,不符合题意;
B、硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜,能够验证质量守恒定律,符合题意;
C、氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,能够验证质量守恒定律,符合题意;D、稀硫酸和铜不能反应,不能验证质量守恒定律,不符合题意。
故选 BC。
15.在“质量守恒定律”的课堂教学中,老师引导学生们进行“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”实验探究。他们使用的实验装置和药品如下图所示,现分别以A、B、C表示。
【实验验证】A、B、C三个实验分别由甲、乙、丙三个组的同学来完成,他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
(1)A实验装置中小气球的作用是 。
(2)B实验反应后天平不平衡,反应后天平不平衡的原因是 。
(3)C实验反应前物质总质量 反应后物质总质量(填“>”、“<”或“=”)。
【反思与评价】
(4)上述实验A、B、C中能用来验证质量守恒定律的是 (选填字母编号);
(5)在探究化学变化中反应物和生成物的质量关系时,若是有气体参加或有气体生成的反应,应采用 容器。
【答案】(1)调节装置内压强,防止胶塞冲出 (合理即可)
(2)生成物二氧化碳逸散到空气中,使得左侧质量减小
(3)
(4)AC/CA
(5)密闭
【详解】(1)白磷燃烧放出热量,使锥形瓶内空气膨胀,压强增大,胶塞易被顶出。为防止锥形瓶内压强增大,胶塞被顶出,A实验装置中放上小气球,则小气球的作用为:调节装置内压强,防止胶塞冲出;故填:调节装置内压强,防止胶塞冲出(答案合理即可);
(2)B实验盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,其中的二氧化碳逸出到空气中使天平不再平衡;故填:生成物二氧化碳逸散到空气中,使得左侧质量减小;
(3)C实验中既没有气体参与反应,也没有气体生成,所以C实验反应前物质总质量与反应后物质总质量相等,故填:;
(4)能用来验证质量守恒定律的是反应前后天平平衡的实验,A、B、C实验中A、C实验前后天平平衡,故填:AC;
(5)在探究化学变化中反应物和生成物的质量关系时,若是有气体参加或有气体生成的反应,采用密闭容器可以将参加反应的气体或者生成的气体的质量包含在质量关系中;故填:密闭。
16.某可燃物4.6g在足量的氧气中完全燃烧,生成了和。通过计算可确定消耗氧气的质量为 ,该物质的组成中一定含有 元素。
【答案】 9.6g 碳、氢、氧或C、H、O
【详解】设消耗氧气的质量为x,结合质量守恒定律,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,可列式:4.6g+x=8.8g+5.4g,可得x=9.6g;可燃物4.6g在足量的氧气中完全燃烧,生成了 8.8gCO2 和 5.4gH2O, 二氧化碳中碳元素的质量:8.8g× =2.4g;5.4g水中氢元素的质量为:5.4g× = =0.6g.碳元素和氢元素的质量之和为2.4g+0.6g=3.0g<4.6g,根据质量守恒定律可得可燃物中含有碳、氢、氧三种元素;故填:①9.6g②碳、氢、氧或C、H、O。
17.某有机物4.4g燃浇后,生成H2O7.2g,CO2和CO共10g,恢复至室温,测得所得气体中氧元素的质量分数是64%,该有机物中所含碳元素的质量为 g,已知该有机物的相对分子质量为44,则该有机物的化学式为 。
【答案】 3.6 C3H8
【详解】有机物4.4g燃浇后,生成H2O7.2g,CO2和CO共10g,恢复至室温,所得气体中只有CO2和CO,所得气体CO2和CO中氧元素的质量分数是64%,则其中碳元素的质量为,根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素的种类和质量不变,故该有机物中含碳元素的质量为3.6g;该有机物中含氢元素的质量为,由可知,该有机物中只含有碳元素和氢元素,其中C、H的原子个数比为,且其相对分子质量为44,故该有机物的化学式为C3H8。
精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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4.2 化学反应中的质量关系
【题型1】实验验证化学反应中的质量关系
1.为了探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变,甲同学和乙同学分别设计了下面两个实验,请根据如图回答问题:
【信息提示】硫酸铜与氢氧化钠反应:
(1)甲同学设计的实验如图A所示,反应前,托盘天平的指针指向分度盘的中央:两种物质反应后,托盘天平的指针会发生偏转吗? ,其原因是 。B装置在反应前天平的指针在刻度盘的中央,反应后指针会 (填“向右偏”“向左偏“指向中央”)
(2)两位同学通过交流反思得到启示:在探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变时,对于有气体参加或有气体生成的反应一定要在 装置中进行。
(3)从微观角度分析,在化学反应前后一定不变的是 (选填序号)。
①原子种类 ②分子种类 ③原子数目 ④分子质量 ⑤分子数目
2.兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究,实验方案如下:
【分析交流】
(1)方案A中红磷燃烧的现象为________,方案B中铁与硫酸铜反应的化学方程式为______。两个方案反应前后天平均保持平衡,说明上述两个化学反应前后物质的总质量不变。
【发现问题】方案A中因有氧气参加反应,故采用密闭装置。但方案B中铁与硫酸铜反应,反应物和生成物都没有气体,为什么也要用密闭装置呢?
(2)于是在老师的指导下,小组同学再次实验,并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液pH,其数据如下图。分析图像可知,反应开始阶段溶液的酸性逐渐______(填“增强”或“减弱”),那么导致这一现象出现的原因又是什么?
【提出猜想】
猜想甲:硫酸铜溶液和铁作用所致;
猜想乙:硫酸铜溶液和空气作用所致;
猜想丙:硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
(3)为验证上述猜想,现提供如下用品:用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH传感器等,实验过程如下表,请完成表格中①、②两处填空。
实验序号 实验1 实验2 实验3
实验内容 (部分仪器略去)
实验现象 pH先减小后略增大 pH略增大 pH不变
实验结论 猜想______成立
【反思拓展】
(4)通过以上探究活动,请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是________。
(5)蜡烛燃烧后固体质量减小,请设计实验验证该反应是否遵守质量守恒定律。写出你的简明方案:________。
【题型2】质量守恒定律
1.下列叙述中可用质量守恒定律解释的是
A.5.4克硫在4.6g氧气中完全燃烧生成10g二氧化硫气体。
B.一定质量的冰,变成水后体积减小
C.50mL水和50mL酒精混合物后,总体积小于100mL
D.红磷在空气中充分燃烧后,生成物的质量一定等于参加反应的红磷和氧气的质量
2.下列叙述错误的是
A. 原子最外层电子数与元素化学性质关系最密切
B. 在同一种物质中,同一种元素可显示不同的化合价
C. 日常生活中,用蒸馏的方法来软化硬水
D. 化学反应一定遵守质量守恒定律
【题型3】质量守恒定律的微观解释
1.在化学变化中,下列说法正确的是
①原子的种类、元素的种类、分子的种类均不变
②原子的数目、分子的数目均不变
③原子的质量、元素的质量、物质的总质量均不变
④原子核的种类、数量、质量均不变
A. ①② B. ①③ C. ③④ D. ②④
2.下列对质量守恒定律的理解,正确的是
A.镁条燃烧后质量增加,不遵循质量守恒定律
B.化学反应前后分子的总数一定不会发生变化
C.5g硫和5g氧气恰好完全反应,生成物二氧化硫为10g
D.将5g铁和5g铜混合后物质的总质量为10g,遵守质量守恒定律
【题型4】质量守恒定律的应用
1.实验室常用燃烧法测定物质的组成。现取3.2 g 某物质在足量的氧气中燃烧,生成4.4 g CO2和3.6gH2O,下列说法错误的是
A.参加反应的氧气质量为4.8 g
B.生成CO2和H2O分子个数比是1:2
C.该物质中含有氧元素
D.该物质中碳、氢原子个数比是1:3
2.某化学反应在密闭容器中进行,各物质的分子数目,质量随时间变化情况如图1,图2所示。下列说法错误的是( )
A.Z一定属于化合物 B.参加反应的X与Y的质量比为3:14
C.反应前后分子总数不变 D.Y与Z的相对分子质量之比为28:17
3.在一个密闭容器中,甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分反应后,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 5 2 20 22
反应后质量/g 待测 11 28 5
A.该反应是化合反应 B.甲可能是该反应的催化剂
C.该反应中乙,丙的质量比为9:8 D.反应后甲的质量为5g
4.在一定条件下,甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中反应一段时间后,测得反应前后各物质的质量如图所示。下列说法不正确的是
A. B.参加反应的乙、丁两物质的质量之比为1∶2
C.丙一定是化合物 D.甲可能是该反应的催化剂
5.现有 8gA 和足量 B 在一定条件下充分反应,生成 22gC 和 18gD, 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
巩固练习
1.化学实验是学生运用化学知识拓展化学思维的重要途径.下列实验能达到目的的是
A. 证明质量守恒定律
B. 探究可燃物燃烧需要达到着火点
C. 探究空气中氧气的体积分数
D. 证明铁生锈的条件之一是与氧气接触
2.用下列实验验证质量守恒定律,能达到实验目的的是
A. B.
C. D.
3.将相同质量镁粉(m克)与足量的纯氧气分别在密闭与开放的环境中完全燃烧,固体物质的质量随时间变化如图。下列分析正确的是( )
A.开始反应的时间为 B.生成的氧化镁中氧元素的质量为
C.参加反应的氧气的质量为 D.此反应不符合质量守恒定律
4.下列描述的变化中,不能用质量守恒定律解释的是
A.蜡烛燃烧后质量减小 B.将3g食盐放入3g水中完全溶解后得6g溶液
C.铁生锈后质量增加 D.硫粉在空气中充分燃烧后固体质量减小到0g
5.对下列事实的解释正确的是
选项 事实 解释
A 测温时,水银温度计汞柱升高 汞分子间隔变大
B 真金不怕火炼 金的熔点高
C 金属和石墨都具有导电性 内部有可自由移动的电子
D 水结冰后质量不变 质量守恒定律
A. A B. B C. C D. D
6.2023年杭州亚运会主火炬采用甲醇作为燃料,它由氢气和从空气中捕获的二氧化碳合成,可实现循环内碳的零排放,故称为“零碳甲醇”。甲醇(CH3OH)合成的微观过程如图,下列有关说法正确的是
A.参加反应的两种物质的分子个数比为2:3
B.催化剂在反应前后的质量和性质都不变
C.化学反应前后原子的种类和数目都不变
D.甲醇由碳原子、氢原子和氧原子构成
7.化学反应前后,一定不变的是( )①分子种类;②原子种类;③分子数目;④原子数目;⑤各物质的质量总和
A.①③⑤ B.①② C.②③⑤ D.②④⑤
8.罩中的熔喷布具有过滤病毒的作用,Z是合成熔喷布的主要原料,由X制备Z的微现示意图如下。下列说法正确的是( )
A.X的化学式为 B.反应前后分子种类不变
C.Y、Z在中充分燃烧产物相同 D.反应后原子个数不变
9.某有机物在氧气中完全燃烧,测得生成物中含有二氧化碳、水蒸气、二氧化硫,下列对该有机物的推断正确的是
A.一定含碳、氢、硫元素
B.一定含碳、氢、氧元素
C.只含碳、氢元素
D.一定含碳、氢、氧元素,可能含硫元素
10.维生素C可以治疗坏血病。为了研究其组成,取8.8g维生素C完全燃烧,只有两种生成物,分别是13.2g的二氧化碳3.6g的水,则维生素C的化学式可能是
A.C6H8 B.C6H8O6 C.C5H8 D.C5H8O5
11.证据推理与模型认知是化学学科核心素养之一,下列推理正确的是
A. 氧气源自含氧物质,含氧物质均可用于实验室制取氧气
B. 由同种分子构成的物质是纯净物,所以纯净物一定由同种分子构成
C. 化学变化遵循质量守恒定律,则物质变化前后质量不变的一定是化学变化
D. 构成稀有气体的微粒均具有稳定结构,具有稳定结构的微粒不一定是稀有气体的微粒
12.在一定条件下,密闭容器内发生某反应,测得反应前后各物质的质量如表所示。下列说法不正确的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前物质的质量/g 8 40 10 20
反应后物质的质量/g 12 4 X 52
A.X=10,丙可能是该反应的催化剂 B.反应中,甲和丁的质量之比是1:8
C.乙可能是一种单质 D.该反应一定是分解反应
13.向某密闭容器中加入一定质量的乙、丙、丁三种物质,一定条件下发生化学反应,测得容器中甲、乙、丙、丁的质量随时间的变化如图所示,下列有关说法正确的是
A.a的值为13
B.丁属于单质
C.丙一定作催化剂
D.当甲为2g时,丙与丁的质量之比为4:5
14.质量守恒定律的发现,凝聚了许多科学家的心血。
材料一:早在17世纪,英国化学家波义耳在一个密闭容器中加热金属,得到了金属灰,然后打开容器盖,再次称量金属灰的质量,发现金属灰的质量比反应前的金属质量大。
材料二: 1756 年,俄国化学家洛蒙诺索夫在一个密闭的容器中加热金属锡,生成了白色的氧化锡,但容器和容器里的物质的总质量,在燃烧前后并没有发生变化。于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的,因此提出了质量守恒假说。
材料三: 1774 年,拉瓦锡用精确的定量实验在密封容器中研究氧化汞的分解与生成中各物质的质量之间的关系,再次对该假设加以论证。
请回答以下问题:
(1)拉瓦锡的实验证实了洛蒙诺索夫的假说,小明认为波义耳实验否定了该假说,你是否赞同小明的观点,请说明理由。 _______
(2)小明建构了以下模型来从微观角度分析质量守恒定律,请你补充完整 _______ 。
(3)为了进一步证实质量守恒定律,小明设计了如下四种实验方案,你觉得可行是 ________ (可多选)
A B
C D
15.在“质量守恒定律”的课堂教学中,老师引导学生们进行“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”实验探究。他们使用的实验装置和药品如下图所示,现分别以A、B、C表示。
【实验验证】A、B、C三个实验分别由甲、乙、丙三个组的同学来完成,他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
(1)A实验装置中小气球的作用是 。
(2)B实验反应后天平不平衡,反应后天平不平衡的原因是 。
(3)C实验反应前物质总质量 反应后物质总质量(填“>”、“<”或“=”)。
【反思与评价】
(4)上述实验A、B、C中能用来验证质量守恒定律的是 (选填字母编号);
(5)在探究化学变化中反应物和生成物的质量关系时,若是有气体参加或有气体生成的反应,应采用 容器。
16.某可燃物4.6g在足量的氧气中完全燃烧,生成了和。通过计算可确定消耗氧气的质量为 ,该物质的组成中一定含有 元素。
17.某有机物4.4g燃浇后,生成H2O7.2g,CO2和CO共10g,恢复至室温,测得所得气体中氧元素的质量分数是64%,该有机物中所含碳元素的质量为 g,已知该有机物的相对分子质量为44,则该有机物的化学式为 。
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