专题13 守恒思想与极限思维-2026年中考化学专题复习与模拟预测卷

专题13牙恒思想与极眼思维 专题13守恒思想与极限思维 【学习要点】 1.守恒思想 初中化学中常见的守恒有：反应前后原子和元素守恒、物质质量守恒、溶液中溶质守恒等。 解答此类题时只需考虑变化的始态和终态，而无须考虑反应的过程，利用前后的不变量来做 文章。 元素守恒 质量守恒 原子守恒 反应中 能量守恒 电荷守恒 守恒思想 溶液质量-溶质质量+溶剂质量 稀释时，溶质质量守恒 稀溶液质量=浓溶液质量+水的质量 溶液中 物料守恒 电荷守恒 质子守恒 【守恒思想类型】 反应物减少的总质量=生成物增加的总质量。在一些物理变化中也存在质量守恒， 质量守恒 如溶液在稀释或浓缩过程中，原溶质质量在稀释或浓缩后不变（溶质不挥发、不析 出)。在化学反应过程中找准反应前后的质量关系，利用不变量可快速求解。 元素守恒 反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质质量也不变。 原子守恒 抓住初始反应物和最终生成物中某一原子（或原子团）不变，找到等量关系进行求解。 溶质守恒 同种溶质的溶液混合或溶液稀释，这种溶质的总量恒定是解决溶液问题的根本依据 127 专题13 方恒思想与极限思维 电解质溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和，它 物料守恒 实质上是元素守恒。 指阳离子所带的电荷总数（各种阳离子所带电荷数与阳离子物质的量的乘积的代数 电荷守恒 和)与阴离子所带的电荷总数（各种阴离子所带电荷数与阴离子物质的量的乘积的 代数和)在数值上相等 对于任意一个反应，无论该反应从什么途径发生，从反应开始到反应结束，能量 能量守恒 既不增加，也不减少，只是从一种形式转化成另一种形式。 2.极限思维 极限思维是通过数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分 别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论等。 平均值 推断物质成分 极限思维 假设为纯净物 最大值 确定取值范围 最小值 【极限思维基本思想】 极限思想就是对数据不足的计算或判断混合物组成的题目，采用极端假设（即假设为只 有某一成分或者假设为恰好完全反应)的方法，以确定混合体系中各物质的名称、质量分数、 体积分数或其范围，这样使一些抽象的复杂的问题具体化、简单化，可达到事半功倍的效果。 【极限思维应用步骤】 第一步 正确分析所发生的化学反应 第二步 依据化学方程式和数据进行计 算，确定极值区间 第三步 进行合理的极端假设 第四步 依据极值区间作出判断和选择 128 专题13牙恒思想与极眼思维 【极限思维应用场景】 两种气体组成的混合气体的平均相对分子质量，肯定介于两种组成 1.用极值法确定混合气体 气体的相对分子质量之间；三种气体组成的混合气体平均相对分子 的平均相对分子质量。 质量肯定介于三种组成气体相对分子质量最大值和最小值之间，但 这个范围太大，依据题目内在关系和极值法可使范围更加准确。 对于多组混合物的题型，用一般方法解题其过程较为复杂，但若通 过极端假设进行解题，则能够简化解题过程，找出极限值。比如物 2.用极值法确定混合物的 质组成的成分明确，但物质组成的比例缺失，导致无法列方程解题 组分 时，可对物质组成的比例进行极端假设，从而得到有关极值，并结合 平均值原理，确定答案，简化解题过程。具体步骤：先分析出题中的 不确定因素，确定其中的化学变化，对问题进行极端情况的考虑，求 出范围，结合具体的要求，得出结论。 3.用极值法确定物质的 根据金属的性质及组成，进行极端假设，得到有关的极值，再结合 成分。 平均值原则，得到正确的答案。 4.用极值法确定可逆反应 由于可逆反应总是不能完全进行到底，所以在可逆反应中分析反应 中的反应物、生成物的取 物和生成物的量的取值范围时，利用极值法能达到目标明确、方法 值范围。 简便、范围确定的效果。 在确定混合物的杂质成分时，可以将主要成分和杂质极值法考虑 5.用极值法确定杂质的成 假设物质完全是杂质或主要成分，然后与实际比较，即可迅速判断 分。 出杂质的成分。 6.把平行反应分别假设成 若一个体系中同时存在几个反应，可以利用极端假设法，分别假设 单一反应。 全部发生其中一个反应，从而求出几个极端值。 【学习领航】 (一)守恒思想 模块一：反应前后原子和元素守恒 例1(1)天然气是重要的化石燃料和能源，主要成分为甲烷(CH4),还含有少量硫化氢 (H2S)等气体。硫化氢可在催化剂作用下与甲烷反应而除去，其反应微观示意图如图1所示。 O H 催化剂 8 Os ①产物“（○○○”中，碳元素和硫元素的质量比为 (填最简整数比)。 ②该反应过程中变化的是 (填序号)。 A.分子的数目 B.原子的种类 C.物质的总质量 ③写出该反应的化学方程式 (2)实验室利用一定质量FCO3固体、少量铁粉及足量柠檬酸(CHO,)溶液制备柠檬酸亚 铁，其制备原理为FeCO,十CHO,△FeCH,O,十X十H,O,物质X是 (填化学式)。 试题精析： 根据质量守恒定律及其微观解释，化学反应前后物质中的原子的种类和个数不变，并据此 129 专题13方恒思想与极限思维 得到化学式或反应方程式。 模块二：物质质量守恒 ↑质量/g 例2在密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条 36 件下反应，测得反应前后各物质的质量如图所示。下列 26 说法正确的是 14 A.x的值是7 33 B.丙一定是该反应的催化剂 ☑ ☑ 口☑ 丙 C.丁可能是单质 ☐ 表示反应前的质量 D.参加反应的甲和乙的质量比为2：7 ☑表示反应后的质量 试题精析： 在化学反应中随着反应的进行反应物的质量逐渐减少，生成物的质量逐渐增加，在化学反 应前后质量不变的物质可能作催化剂也可能不参加反应。 例3Na2SzO3溶液常用于测定l2的含量，反应原理为aNa2S2O3十bL2一cNaI+dNa2S.O,。 向某I2溶液中滴加Na2S2O3溶液，反应过程中生成NaI的质量随所加溶液中Na2S2O3质量 的变化如图所示。下列说法不正确的是 () m(Nal)/g 0.300 0.316mNaS20,)/g A.化学计量数a=c B.Na2SzO,中x与y的比为2：3 C.0.316gNa2S2O3反应时，参与反应的I2的质量为0.254g D.0.316gNa2S2O3反应时，生成Na2S,O,的质量为0.362g 试题精析： 在化学反应中，利用各物质实际质量之比等于相对分子质量与计量系数乘积之比，建立条 件物质与所求物质之间的等比关系，并利用特殊元素在反应前后的守恒关系简化反应中各物 质计量数之比。 本题中先根据I元素守恒关系得出2b=c,结合图表中Nl质量计算参加反应的2的质 量，结合Na2S2O3的质量并根据质量守恒定律计算生成的Na2S,O,的质量。在得出所有参 与反应物质质量的基础上，通过实际质量与相对分子质量比值先确定Na2S2O3、I2、NaI的计量 系数比，最后再次利用质量守恒确定x、y的比值。 模块三：溶液中溶质守恒 例4用溶质质量分数为98%的浓硫酸10mL(密度为1.84g·mL1)配制溶质质量分数为 10%的硫酸溶液，需要量取水的体积是 mL(精确到0.1)。 130 专题13矛恒思想与极限思维 试题精析： 溶液配制过程中，求有关浓溶液的体积时，根据溶液稀释前后溶质的质量不变列等式关 系，同时溶液的质量等于溶质质量十溶剂质量，体积不具有加和性。 本题中抓住稀释前后溶质质量不变，先将浓溶液体积转化为质量，再通过设稀溶液质量， 建立浓溶液中溶质质量与稀溶液中溶质质量相等的等量关系，并用稀溶液质量与浓溶液质量 差求水的质量，再转化为体积。 (二)极限思维 模块一：确定物质的成分 例1取3.5克某二价活泼金属的单质投人50克溶质质量分数为18.25%的稀盐酸中，反应 结束后，金属仍有剩余；若2.5克该金属投入与上述相同质量、相同质量分数的稀盐酸中，等反 应结束后，加入该金属还可以反应。该金属的相对原子质量为 ( ) A.24 B.40 C.56 D.65 试题精析： 物质组成明确，列方程缺少关系无法解题时，可以根据物质组成进行极限假设得到有关极 值，再结合平均值原则确定正确答案。 本题中金属与稀盐酸反应形式明确，第一次实验金属过量，第二次实验酸过量，则假设两 次实验恰好完全反应，依据金属与酸反应的关系式计算金属的相对原子质量的极大值和极小 值，实际值则介于两者之间。 模块二：计算生成物的组成 例2向300gKOH溶液中缓慢通入4.4gCO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液， 得到11.9g白色固体。请通过计算确定此白色固体的组成及其质量各为多少克？所用KOH 溶液的质量分数是多少？ 试题精析： 反应有多种可能，而生成物质量明确时，可以根据不同反应方向进行极限假设计算各个不 同反应方向的极限情况，并结实际值确定生成物组成。 本题先由极限假设法确定白色固体的组成：设4,4gCO2与KOH溶液反应所得产物只 有一种，即K2CO3或KHCO3。若只生成K2CO3,根据方程式计算为13.8g;若只生成 KHCO3,根据方程式计算为10.0g。而题设质量为11.9g,故该白色固体由K2CO3和 KHCO3组成。再假设两生成物质量，并依据质量11.9g和消耗4.4gCO2两个条件列出等 量关系并求解。最后根据方程式计算参加反应的KOH的质量，并求溶液浓度。 模块三：确定取值范围 例3t℃时CuSO4在水中的溶解度为25g,将32gCuS04白色粉末加入m克水中形成饱和 CuSO4溶液并有CuSO4·5H2O晶体析出，则m的取值范围是 专题13矛恒思想与极限思维 试题精析： 通过两种极限状态确定取值范围的极大值和极小值，并注意判断极值能否取到。 本题中CūSO4溶于水时形成饱和溶液且有部分晶体析出，即它处于饱和溶液和晶体之 间，用极限法解此题可带来很大方便。利用溶解度先求出恰好形成饱和溶液所需水的质量，再 计算恰好形成CuSO4·5H2O所需水的质量，而实际需水量应介于两者之间。由于两状态并 存，两极值不能取到。 【学习实践】 (一)守恒思想实践 1二氧化碳和水在一种纳米催化剂表面可发生反应：aC0,十bH,0一定条件 cCH,+dO2, 反应中生成O2的质量随CO2质量的变化如图所示。 下列说法正确的是 m(O)/g A.化学计量数a:d=2:1 64--- B.物质C4H,中碳元素的质量分数为75% C.44gCO2参加反应时，生成C4H,的质量为8g D.44gCO2参加反应时，消耗H2O的质量为72g 44m(C02)/g 2.某小组以图1装置用CO夺取CuO中的O来制取Cu,同时生成CO2。不同温度下反应4 小时后固体物质的XRD图如图2所示(XRD图谱可用于判断某固体物质是否存在，不同 固体出现的衍射峰的衍射角不同)。 600℃ ·CuO 500℃4Cu,0 Cuo co :人R 400℃。Cu :RR久大烘 300℃ 久大从200℃ 2×衍射角/度 图1 图2 下列说法正确的是 A.400℃时，固体产物只有Cu B.实验中，随着温度的升高，CuO先全部转化为Cu2O,再转化为Cu C.取32gCuO放在图1管中，当全部转化为Cu时，生成CO2的质量8.8g D.取32gCuO放在图1管中，在一定温度下实验，最终得到固体产物Cu和Cu2O的混合 物总质量为27.2g,则生成的C02质量为13.2g 3.碱式碳酸锌[Zn(OH).(CO3),]是制备功能材料ZnO的原料，其热分解的产物为三种常 见氧化物（热分解前后各元素化合价不变）。在下图热分解装置中加入54.7g的碱式碳酸 132 专题13牙恒思想与极限思维 锌，完全反应后测得装置A增重5.4g,装置B增重8.8g(加热前后均通一段时间的N2;装 置气密性良好，药品量足，实验操作正确；浓硫酸具有吸水性；碱石灰能吸收CO2和H2O)。 下列说法正确的是 () 果热分解装置 弹簧夹 浓硫酸 碱石灰 ①x:y=3：1 ②该装置的缺陷是无尾气处理装置 ③生成的Zn0的质量为8.1g ④装置B的作用是吸收碱式碳酸锌分解产生的CO2 ⑤若将装置A、B的位置颠倒，则无法算出x：y A.①④ B.①④⑤ C.②③④⑤ D.①②④⑤ 4.(1)航天员呼吸产生的二氧化碳进行转化时，其反应的微观示意图如下： 一定条件 O 氢原子 oota00 氧原子 甲 乙 丙 9碳原子 ①反应中，参加反应的甲和乙的质量比为 ,乙和丙的分子个数比为 ②该反应的化学方程式为 (2)某研究所利用太阳能聚光器获得的高能量进行热化学循环 Zn HO 反应制取H2,其流程如图所示。 2027℃ 1127℃ ①在反应Ⅱ中表现出还原性的物质是 ZnO H ②每72gH2O参与反应，理论上生成氢气的质量是 g 5.若用溶质质量分数为18%的氯化钠溶液配制500g溶质质量分数为0.9%的生理盐水，需 要18%的氯化钠溶液 g,需水 g 6.亚硝酸钠(NNO2)具有毒性，应用于食品时必须严格控制其用量。为求证“喝反复烧开的 饮用水会造成亚硝酸盐中毒”的真伪，学习小组以煮沸50次的桶装水为水样，利用反应 2NaNO2+2KI+2H2SO4=2NO个十2十2H2O+K2SO4十Na2SO4测定其中亚硝酸盐 的含量（以NaNO2计），结果表明，500mL水样反应时产生了2.54×10-3mg的I2。 (1)亚硝酸钠是由Na和一种阴离子构成，该阴离子的符号为 (2)亚硝酸钠中氮元素和氧元素的质量比为 (用最简比表示)。 (3)根据《食品安全国家标准(GB2762-2022)》可知：每升合格饮用水中NNO2的含量应低于 7.50×103g。请通过计算分析“喝反复烧开的饮用水是否会造成亚硝酸盐中毒”。 33 专题13牙恒思想与极限思维 (二)极限思维实践 1.3g碳在足量氧气中充分燃烧，若生成一氧化碳和二氧化碳的混合气体，参加反应氧气质量 m的取值范围是 2.5.6g不纯铁在足量稀硫酸中产生氢气0.21g,则铁中混入物质可能是 () A.Zn B.Cu C.Al D.C 3.由Na、Mg、A1三种金属中的两种组成的混合物共10g与足量的盐酸反应产生0.5g氢气， 则此混合物中必定含有 4.某K2CO3样品中含有Na2CO3、KNO3和Ba(NO3)2三种杂质中的一种或两种，现将6.9g 样品溶于足量水中，得到澄清溶液。若再加入过量的CCl2溶液，得到4.5g沉淀，对样品 所含杂质的判断正确的是 () A.肯定有KNO3和Na2CO3,没有Ba(NO3)2 B.肯定有KNO3,没有Ba(NO3)2,还可能有Na2CO3 C.肯定没有Na2CO3和Ba(NO3)2,可能有KNO3 D.无法判断 5.18.4 g NaOH和NaHCO3固体混合物，在密闭容器中加热到250℃，经过充分反应后排除 气体，冷却，称得剩余固体质量为16.6g,试计算原混合物中NaOH的质量分数。 134应前容器内的压强 4.【实验结论1】碳酸钠溶液【实验结论2】Na2CO3+HCI一NaHCO3十NaCl NaCl【交 流反思】防止冷凝水倒流使试管炸裂浑浊【拓展应用】Ca(HCO3)2一CaCO3↓+ H2O+CO2个 5.(1)CaCO3+2HC1-CaCl2+H2O+CO2个(2)①除去HCl②b(3)①将燃着的小 木条置于锥形瓶口，木条熄灭②CO2与NaOH反应，使锥形瓶中CO2气体减少，压强变 小③向上排空气法收集到的CO2气体不纯(4)①Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3沉 淀，使溶液中离子的浓度逐渐降低，溶液的导电能力逐渐下降②生成的CCO3未能完全 转化为Ca(HCO3)2OH的导电能力强于HCO3 专题13守恒思想与极限思维 【学习领航】 (一)守恒思想 例1(1)①3：16②A③2H2S+CH4=CS2+4H2(2)CO2 例2A 例3D 例4161.9 (二)极限思维 例1A 例2m(K2CO3)=6.90g,m(KHCO3)=5.00gKOH质量分数为2.8% 例318<m<128 【学习实践】 (一)守恒思想实践 1.B2.D3.B 4.(1)①2：111：2②4H2+CO2-2H2O+CH4(2)①Zn②8 5.25475 6.(1)NO2 (2)7:16(3)不会造成亚硝酸盐中毒。（计算过程略） (二)极限思维实践 1.4g<m<8g2.C3.Na4.B5.54.3% 专题14迁移能力与模型建构 【学习领航】 例1B 18