内容正文:
第11讲 质量守恒定律
【基础作业】
1.(原创)载人飞船的液体推进剂常用偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮,发射时发生如下反应:C2H8N2+2N2O43N2↑+2CO2↑+4X。下列有关说法不正确的是 ( )
A.该反应中的C2H8N2是有机物化合物
B.X为H2O
C.该反应中氧元素的化合价没有发生改变
D.该反应为分解反应
2.下列实验操作正确的是 ( )
A.验证质量守恒定律 B.稀释浓硫酸
C.闻药品气味 D.测溶液的pH
3.下图是某化学反应的微观示意图。下列相关说法正确的是 ( )
A.参加反应的X与Y的分子个数比为1∶1
B.生成物Z和W的质量比是14∶9
C.图中所示四种物质中,属于氧化物的只有一种
D.反应前后化合价发生改变的元素是氮元素
4.侯氏制碱法的原理是向饱和食盐水中先后通入氨气(NH3)和二氧化碳,则该工艺中不可能生成的物质是 ( )
A.Na2SO4 B.Na2CO3 C.NH4Cl D.NaHCO3
5.某兴趣小组的同学利用下图实验探究化学反应前后物质的质量是否守恒,应选用的药品是 ( )
A.二氧化锰和过氧化氢溶液
B.铝片和硫酸铜溶液
C.碳酸钠粉末和稀盐酸
D.氯化钠固体和水
6.(原创)甲烷和氧气可以发生化学反应,但当反应条件或氧气浓度不同时,所得产物也不同。下列物质不可能由甲烷和氧气反应生成的是 ( )
A.CO和H2O
B.CO2和H2O
C.CO2、CO和H2O
D.NO2和H2O
7.在一个密闭容器中,有甲、乙、丙、丁、戊五种物质,在一定条件下发生反应,测得反应前后各物质的质量如表所示,下列说法正确的是 ( )
物质
甲
乙
丙
丁
戊
反应前质量/g
12
5
1.4
2.2
11.2
反应后质量/g
3
5
5.6
x
2.8
A.x=13.2
B.该反应一定属于分解反应
C.丙和戊的质量变化量之比为2∶1
D.乙可能是该反应的催化剂
8.四种物质在一定的条件下充分混合,测得反应前后各物质的质量分数如下。下列说法正确的是 ( )
A.乙一定是该反应的催化剂
B.生成的甲、丙两物质的质量之比为1∶8
C.丁一定是单质
D.参加反应的丁的质量不一定等于生成的甲和丙的质量之和
9.黑火药是我国古代四大发明之一。点燃黑火药时发生反应:KNO3+C+SK2S+X↑+Y↑(未配平),则X、Y分别是 ( )
A.CO2和N2
B.CO2和H2O
C.CO和CO2
D.SO2和KCl
10.一定条件下,密闭容器中发生了某一化学反应,涉及的物质为甲、乙、丙、丁,下图为各物质在反应前和反应后某时刻的质量关系。下列说法不正确的是 ( )
A.x的值是31
B.甲、丁的相对分子质量之比可能为7∶11
C.丁可能为单质
D.反应中消耗甲和乙的质量比为7∶4
11.从不同角度认识下图中的反应,其中错误的是 ( )
A.宏观现象:氢气在氯气中燃烧
B.微观反应:反应前后原子种类不变
C.符号描述:H2+Cl22HCl
D.实践应用:工业上可用于制取盐酸
12.一定条件下,8 g纯净物R与32 g O2恰好完全反应,生成18 g H2O和x g CO2。则x为________;该反应中生成的CO2与H2O的分子个数比为__________。
13.(1)某同学设计了右图的实验来探究质量守恒定律,小白同学认为该设计方案不正确,其理由是什么?__________________________________。
(2)随着三星堆文化遗址挖掘工作的展开,一件件国之瑰宝现世。历经3000年,出土的金器仍熠熠生辉,而青铜器表面却锈迹斑斑,这是因为________________________;青铜器表面的“锈”的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],据此推断,铜生锈与空气中的氧气、水、________________________有关。
【素养作业】
14.为解决鱼在运输过程中的吸氧问题,可在水中加入一种被称为过氧化钙(CaO2)的制氧剂,它与水反应后的生成物可能是 ( )
A.CaO和O2
B.CaCO3和H2
C.Ca(OH)2和O2
D.CaCl2和O2
15.化学小组的同学在收集满CO2的集气瓶中放入燃烧的钠,钠继续燃烧,充分反应后生成黑色的碳和一种白色固体。
(1)对于白色固体的成分,有下列猜想:①氧化钠;②碳酸钠;③氧化钠和碳酸钠的混合物;④氢氧化钠;⑤碳酸氢钠。
指出以上不合理的猜想并说明理由:________________________________________________________________。
(2)请设计实验方案证明猜想②正确,猜想①③均不正确:__________________________________________________________________________________(提示:氧化钠为白色粉末,溶于水生成氢氧化钠;碳酸钠溶液呈碱性)。
(3)写出钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式:____________________________。
16.在“质量守恒定律”的课堂教学中,老师引导同学们进行“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”的实验探究,下图实验装置和选用药品均为教材图示,现分别以A、B、C、D表示如下:
A.甲组 B.乙组
C.丙组 D.丁组
A、B、C、D四个实验分别由甲、乙、丙、丁四个组的同学来完成,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:白磷刚引燃时,立即将锥形瓶放到天平上称量,结论是质量不守恒;待锥形瓶冷却后,重新放到托盘天平上称量,天平平衡,结论是质量守恒。你认为结论正确的是__________(选填“前一种”或“后一种”),而导致另一种结论错误的原因是____________________________________________________________________。
(2)丙组同学认为C实验说明了质量守恒,请你从原子的角度说明原因:__________________________________________。乙、丁两组同学得到的错误结论是“实验B、D均说明质量不守恒”,老师引导同学们分析了B、D两个实验反应前后天平不平衡的原因。你认为B实验天平不平衡的原因是__________________________________________;D实验天平不平衡的原因是________________________________________________。
参考答案
1.D
2.C 【解析】A.验证质量守恒定律时,若有气体参与反应或反应有气体生成,需要在密闭装置内进行,稀盐酸与碳酸钠反应有二氧化碳气体生成,应在密闭装置中进行反应,选项A错误;B.稀释浓硫酸时,应将酸缓慢加入水中,并不断搅拌,选项B错误;C.闻气味时,用手在瓶口轻轻扇动,使少量气体进入鼻内,闻得气味,选项C正确;D.测溶液pH时,应用玻璃棒蘸取少量液体滴加到pH试纸上,不得将pH试纸伸入烧杯内,选项D错误。
3.D 【解析】由图可知,该反应是氨气与一氧化氮在催化剂的作用下反应生成氮气和水,该反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O。A.由化学方程式可知,参加反应的X与Y的分子个数比为4∶6=2∶3,不符合题意。B.生成物Z和W的质量比是(28×5)∶(18×6)=35∶27,不符合题意。C.图中所示四种物质中,一氧化氮是由N、O两种元素组成的纯净物,属于氧化物;氨气是由N、H两种元素组成的纯净物,属于化合物,不属于氧化物;氮气是由氮元素组成的纯净物,属于单质;水是由H、O两种元素组成的纯净物,属于氧化物;故属于氧化物的有两种,不符合题意。D.氨气中氢元素显+1价,氮元素显-3价;一氧化氮中氮元素显+2价,氧元素显-2价;氮气中氮元素的化合价是0;水中氢元素显+1价,氧元素显-2价;故化合价发生改变的元素是氮元素,符合题意。
4.A 【解析】根据题干信息“侯氏制碱法的原理是向饱和食盐水中先后通入氨气(NH3)和二氧化碳”,则原料有NaCl、H2O、NH3、CO2,包含的元素有钠元素、氧元素、碳元素、氢元素、氯元素和氮元素,并没有包含硫元素,根据质量守恒定律,该工艺中不可能生成含有硫元素的物质,即不可能生成硫酸钠。
5.B 【解析】验证质量守恒定律时,若有气体参与反应或反应有气体生成,需要在密闭装置内进行,该装置为敞口体系。A.过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气,有气体生成,不符合题意;B.铝片和硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸铝,没有气体生成,符合题意;C.碳酸钠粉末和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,有气体生成,不符合题意;D.氯化钠固体和水,无新物质生成,不是化学反应,不能探究质量守恒定律,不符合题意。
6.D
7.D 【解析】A.由质量守恒定律可知,反应后物质丁的质量=12 g+5 g+1.4 g+2.2 g+11.2 g-3 g-5 g-5.6 g-2.8 g=15.4 g,即x=15.4,A错误;B.由表可知,反应后,物质甲、戊的质量减少,即该反应有两种反应物,不符合分解反应“一变多”的特点,不属于分解反应,B错误;C.丙和戊的质量变化量之比=(5.6 g-1.4 g)∶(11.2 g-2.8 g)=1∶2,C错误;D.由表可知,物质乙的质量在反应前后保持不变,则乙可能是该反应的催化剂,也可能是不参与反应的杂质,D正确。
8.B 【解析】A.反应后甲增加2%,为生成物;乙不变,可能是催化剂,也可能是杂质;丙增加16%,是生成物;丁减少18%,是反应物,选项说法不正确,不符合题意。B.生成的甲、丙的质量比为2%∶16%=1∶8,选项说法正确,符合题意。C.反应后甲增加2%为生成物,丁减少18%是反应物,丙增加16%是生成物。该反应为丁分解生成甲、丙,属于分解反应,则丁一定为化合物,选项说法不正确,不符合题意。D.根据质量守恒定律,参加反应的丁的质量一定等于生成的甲和丙的质量之和,选项说法不正确,不符合题意。
9.A 【解析】由KNO3+C+SK2S+X↑+Y↑可知,反应后钾原子只有2个(气体中不可能含有钾原子),所以根据质量守恒定律可知硝酸钾前面需要配2,结合方程式可知,反应前含有钾元素、氮元素、氧元素、碳元素、硫元素,那么反应后也一定有这些元素,所以X和Y中一定要含有氮元素、氧元素、碳元素,又要生成两种气体,所以是二氧化碳和氮气,因为只有这两种气体才能使化学方程式成立,即2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑。
10.C 【解析】A.由图可知,x的值是31,不符合题意;B.参加反应的甲和生成的丁的质量比为(20-13)∶(31-20)=7∶11,如果甲、丁的化学计量数之比为1∶1,则甲、丁的相对分子质量之比为7∶11,不符合题意;C.甲、乙是反应物,丁是生成物,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类不变,丁一定由两种或两种以上元素组成,丁一定是化合物,符合题意;D.反应中消耗甲和乙的质量比为(20-13)∶(20-16)=7∶4,不符合题意。
11.C
12.22 1∶2
【解析】根据质量守恒定律可知,参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和,故二氧化碳的质量等于8 g+32 g-18 g=22 g;该反应中生成的二氧化碳与水的分子个数比为∶=1∶2。
13.(1)稀硫酸与氯化铜不能发生化学反应 (2)金的金属活动性弱于铜 二氧化碳(或CO2)
【解析】(1)质量守恒定律是化学变化普遍遵守的规律,该方案不正确,其理由是稀硫酸与氯化铜不能发生化学反应。(2)金的金属活动性弱于铜,金不易与其他物质反应,铜能与空气中的成分反应生锈,所以出土的金器仍熠熠生辉,而青铜器表面却锈迹斑斑。化学反应前后元素种类不变,碱式碳酸铜中含有碳,则反应物中含有碳元素,所以铜生锈还与空气中的二氧化碳有关。
14.C 【解析】A.氧化钙易与水反应生成氢氧化钙,氧化钙不能与水共存,故A不可能;B.反应物中无碳元素,根据质量守恒定律的元素守恒,不可能生成CaCO3,故B不可能;C.反应物为水和过氧化钙,根据质量守恒定律的元素守恒,生成物可能为Ca(OH)2和O2,故C符合题意;D.反应物中无氯元素,根据质量守恒定律的元素守恒,不可能生成CaCl2,故D不可能。
15.(1)④⑤ ,反应物中不含有氢元素,根据质量守恒定律,不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠
(2)取少量该样品溶于水,先加入足量的CaCl2溶液,出现白色沉淀,说明白色固体中有碳酸钠,说明猜想①不正确;过滤,向滤液里滴加酚酞溶液,无明显现象,说明猜想③不正确,猜想②正确
(3)4Na+3CO22Na2CO3+C
【解析】(1)以上不合理的猜想是④⑤,这是因为反应物中不含有氢元素,因此不可能生成氢氧化钠和碳酸氢钠。(2)实验方案:取少量该样品溶于水,先加入足量的CaCl2溶液,出现白色沉淀,说明白色固体中有碳酸钠,说明猜想①不正确;过滤,向滤液里滴加酚酞溶液,无明显现象,说明猜想③不正确,猜想②正确。(3)由以上分析可知,钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和碳,反应的化学方程式为4Na+3C 2Na2CO3 +C。
16.(1)后一种 白磷燃烧放热,气体膨胀压强变大,气球膨胀,受空气浮力影响,天平不平衡 (2)化学反应前后原子的数目、种类、质量不变 反应生成的气体逸出,使得左盘中质量变少 镁条燃烧,有氧气参加了反应,使得生成的氧化镁质量大于镁条的质量
【解析】(1)化学反应都遵守质量守恒定律,故后一种结论正确;白磷刚引燃时,立即将锥形瓶放到天平上称量因白磷燃烧放热,气体膨胀压强变大,气球膨胀,受空气浮力影响,天平不平衡;(2)质量守恒定律的微观实质是化学反应前后原子的数目、种类 、质量不变;B实验中碳酸钠和盐酸反应生成的二氧化碳气体逸出,使左盘中质量变少,故天平不平衡;D实验中有氧气参加了反应,使得生成的氧化镁的质量大于镁条的质量,故天平不平衡。
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