专题12化学方程式与质量守恒定律（原卷版）

专题12化学方程式与质量守恒定律一．选择题（共4小题）1．（2023•丽水）载人航天器中处理CO2的反应原理之一是2Li2O2+2CO2＝2X+O2，X的化学式为（）A．Li B．Li2O C．LiOH D．Li2CO32．（2022•杭州）2008年北京奥运会“祥云”火炬、2022年北京冬奥会“飞扬”火炬的外壳材料的主要成分和燃料如表所示。奥运火炬的迭代，体现了我国科技水平的提高。下列有关两火炬的说法错误的是（）“祥云”火炬“飞扬”火炬外壳材料的主要成分铝合金碳纤维复合材料燃料丙烷（C3H8）氢气（H2）A．外壳材料的主要成分都属于非金属单质 B．燃料都具有可燃性 C．燃料燃烧时，助燃物都是氧气 D．燃料燃烧时，都有水生成3．（2022•舟山）取一段镁条放入盛有少量稀盐酸的试管中，用手摸试管外壁会感觉发烫，反应的化学方程式为Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑。下列有关说法正确的是（）A．反应中无明显现象 B．反应是一个吸热反应 C．反应后溶液中溶质质量减少 D．反应说明镁能置换出酸中的氢4．（2021•宁波）在5.6g铁粉中，先逐滴加入一定量的Cu（NO3）2溶液，充分反应后再逐滴加入AgNO3溶液，剩余固体质量与所加溶液总质量的关系如图所示。下列说法正确的是（）A．所加溶液质量为M1g时，生成Cu的质量为m1g B．bc段发生的是Cu和AgNO3溶液的反应 C．m3的值为21.6 D．e点溶液中不含Cu（NO3）2二．填空题（共5小题）5．（2022•温州）实验室制取二氧化碳时，选择合适溶质质量分数的盐酸，有利于减少盐酸浪费。小明分别取400克溶质质量分数为7.3%、14.6%、21.9%的盐酸与足量的石灰石反应，进行A、B、C三组实验，产生二氧化碳的快慢与时间关系如图所示，算得盐酸利用率如表（盐酸利用率是指收集到的气体体积理论上所需要的盐酸量与实际消耗的盐酸总量的比值）。盐酸利用率与盐酸溶质质量分数的关系组别ABC盐酸溶质质量分数7.3%14.6%21.9%盐酸利用率82.5%81.5%72.1%（1）小明在实验过程中发现，发生装置中的锥形瓶外壁发烫。推测图中C组在第5～10分钟时反应快速变慢的主要原因是。（2）小明用400克盐酸进行A组实验，可收集到二氧化碳气体约多少升？（盐酸与石灰石反应的化学方程式为：2HCl+CaCO3═CaCl2+H2O+CO2↑，常温常压下二氧化碳的密度约为2克/升）（3）实验中，小明想在10分钟内制取10升二氧化碳气体，综合考虑各种因素，选用哪种溶质质量分数的盐酸更合适，并说明理由。。6．（2022•温州）图甲是一款潜水艇紧急供氧设备的结构示意图，产氧药块主要成分是氯酸钠，需要镁粉氧化放热启动并维持反应进行，快速产生氧气。（1）启动时，镁粉（Mg）与氧气反应生成氧化镁（MgO）。其化学方程式为：。（2）产氧药块反应会产生极少量有毒的氯气，推测图甲中试剂X应具有的性质是。（3）氯酸钠受热分解生成氯化钠和氧气。m克氯酸钠分解过程中各物质质量变化如图乙所示，选择a、b、c、d、m中的部分数据，列出它们的等式关系以体现质量守恒定律。7．（2022•台州）图甲是模拟火山喷发的实验，向黏土和砂石堆起的“火山口”中放入金属钠，再加入水。钠和水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气，放出热量，引发燃烧，火花四射。（1）图乙是钠元素在元素周期表中的相关信息，则钠原子核外有个电子。（2）请写出钠和水发生反应的化学方程式：。（3）地球上的火山喷发是变动的表现。8．（2022•宁波）天宫课堂中，航天员王亚平视频展示了在无容器材料实验柜中进行的“锆金属熔化与凝固”实验。金属锆具有抗腐蚀性强、熔点高、硬度大等特性，广泛用于航空航天、军工、原子能等领域。（1）金属锆熔化属于（填“物理”或“化学”）变化。（2）如图所示是锆元素在元素周期表中的信息，其中“40”是锆元素的原子序数，即它在元素周期表中的位置序号，也是锆原子的核电荷数（即质子数），由此可知锆原子的核外电子数为。（3）在850℃条件下，镁（Mg）与四氯化锆（ZrCl4）发生置换反应获得金属锆。该反应的化学方程式为：。9．（2021•杭州）二氧化碳的资源化利用是实现碳减排的重要途径。以下是一种实现二氧化碳转化为重要原料二甲醚（化学式为C2H6O）的途径：（1）转化①是二氧化碳与一种常见单质反应生成甲醇和水，这种单质的化学式为。（2）转化②是甲醇发生分解反应生成二甲醚和水，反应中生成二甲醚和水的分子数之比为。三．实验探究题（共2小题）10．（2022•舟山）小舟选用白磷、锥形瓶、气球、天平等药品和器材，探究化学反应中物质质量的变化规律，装置如图。【实验思路】先确认化学反应已经发生，再比较反应物的质量总和和生成物的质量总和是否相等。【实验步骤】I、锥形瓶内装入白磷，塞紧瓶塞放在天平托盘上，调节平衡；Ⅱ、取下锥形瓶，将瓶塞上的铁丝在酒精灯上烧红后，接触引燃白磷，并立即塞紧瓶塞；Ⅲ。待反应结束冷却后，将锥形瓶放回天平托盘上，观察。【实验结论】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。【交流反思】（1）要确认化学反应已经发生，本实验中观察到的现象是。（2）反应结束后，若白磷有剩余，你认为是否仍能得出上述结论，并请说明理由。。11．（2022•丽水）定律是对自然现象或关系的描述，通常可用数学方式加以表达。在学习“质量守恒定律”时，小丽查阅到以下材料：波义耳实验：在密闭的曲颈瓶中加热金属汞时，得到了金属灰（氧化汞）。冷却后打开容器，称量金属灰的质量，发现比原来金属质量增加了罗蒙诺索夫重复了波义耳实验，他将金属铅装入容器后密封，称量。然后把容器放到火上加热，金属变成了黄色（氧化铅），冷却后再次称量，发现容器的总质量没有发生变化，该发现未引起科学家重视拉瓦锡用锡和铅做了罗蒙诺索夫实验，也得到了同样的结论。他还做了许多实验并得出结论：在化学反应过程中物质质量是守恒的，并将此结论写成一个代数式。该结论得到当时科学家的普遍认同廊道尔特和曼莱做了精确度极高的化学实验，反应前后质量之差小于0.0001g，在实验误差范围内，国际科学家一致承认质量守恒定律1673年1756年1774年1908、1912年（1）玻义耳实验中，金属灰增加的质量是。（2）质量守恒定律的发现过程，带给我们的启示有（填字母）。A要善于总结前人的成果和经验B.实验的成功与否，取决于药品的选择C.定量方法是科学研究的重要方法（3）受上述研究启发，小丽对相关实验进行了深入探究。在白磷燃烧前后质量测定实验中（如图）。气球的作用有。（4）小丽认为，蜡烛燃烧后剩下的固体质量比燃烧前少了，因此该现象不符合质量守恒定律。请你设计个能说服小丽的简明实验思路。四．解答题（共14小题）12．（2023•金华）食用碱的主要成分是Na2CO3（含有少量NaCl），研究小组为测定市售食用碱中Na2CO3的含量，设计了如图所示实验装置。取12克食用碱样品放入锥形瓶进行实验。按定量测定实验的正确步骤，进行规范操作，并用电子天平对某一装置进行连续称重，直至该装置质量不再改变时停止实验，此时该装置质量增加了4.4克。（假设每步吸收都完全，ACDE装置中试剂均过量）回答下列问题。（1）装置A的作用是。（2）根据某装置质量不再改变时，作为停止实验的依据，则该装置应该是。（3）计算食用碱中Na2CO3的质量分数。（要求根据化学方程式计算）13．（2023•宁波）古籍中有记载制烧碱的方法，其核心反应可表示为：Na2CO3+Ca（OH）2＝2NaOH+CaCO3↓。小宁模仿古法，以实验室中的Na2CO3、Ca（OH）2固体为原料，制备400g溶质质量分数为10%的NaOH溶液用于制作叶脉书签。（1）制作叶脉书签时，用NaOH溶液去除叶肉，是利用了NaOH的性。（2）400g溶质质量分数为10%的NaOH溶液中，含NaOH的质量为g、水的质量为g。（3）需称取Na2CO3、Ca（OH）2的质量各为多少？14．（2023•杭州）我国提出争取在2060年实现“碳中和”。为减少二氧化碳的排放，科学家提出用二氧化碳合成一种可降解的塑料[C4H6O3]n（相对分子质量为102n），一定条件下，反应可表示为：nCO2+nC3H6O═[C4H6O3]n。若制取204吨该塑料，理论上可以少排放多少吨二氧化碳？（写出计算过程）15．（2022•杭州）某火力发电厂用石灰石为原料吸收废气中的二氧化硫，以防止污染环境，发生反应的化学方程式为：2CaCO3+2SO2+O2═2CaSO4+2CO2。若每天需要吸收0.64吨二氧化硫，则该发电厂每个月（按30天计）需要含碳酸钙为90%的石灰石多少吨？（杂质不参与反应）16．（2022•丽水）思维模型是依据事物发展内在规律所建立的解决问题的基本框架，能引导有序思维、增进深度理解、促进问题解决。小科建构了“混合物提纯”的思维模型：【初步理解】根据混合物组分的性质差异，获得混合物中目标组分。（1）海水淡化是将海水中的盐与水分开，常压加热蒸馏法是其中的一种：常压下将海水加热形成水蒸气，再液化得到淡水的过程。从建模角度分析，海水加热形成水蒸气属于上述模型中的（填“分离转移”或“反应转化”）。【探究本质】根据组分的性质差异，选择合适方法，实现物质提纯。（2）从含少量氯化钠的硝酸钾固体中提纯硝酸钾，是通过溶解、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥实现的。其中过滤操作将硝酸钾晶体与溶液分离是根据不同。【实践应用】根据混合物中某组分发生化学反应，提高混合物中目标组分纯度。（3）小科取10克混有少量硫酸的盐酸溶液，滴入氯化钡溶液至不再产生沉淀，经过滤、洗涤和干燥得到沉淀0.233克，则原混合溶液中硫酸的溶质质量分数为。【融合创新】依据科学原理，融合技术与工程，形成新颖而有价值的解决实际问题方案。（4）常压加热蒸馏法，能耗大、成本高。小科查阅资料获知，现在世界上的许多大型海水淡化工厂，都已经采用低压加热蒸馏法，请解释其蕴含的科学道理。17．（2022•台州）二氧化碳是一种与人类生产、生活有密切关系的气体，对地球生命具有重要意义。（1）二氧化碳的发现17世纪初，海尔蒙特发现木炭燃烧后不但有灰烬，还产生了一种不可见的气体，于是他将该气体命名为“森林之精”，蜡烛的火焰会在该气体中熄灭，说明了这种气体的化学性质有。（2）二氧化碳的制取实验室常用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳。现要制取4.4克二氧化碳，至少需要含碳酸钙质量分数为80%的石灰石多少克？（3）二氧化碳的减排和消耗人类降低空气中的二氧化碳含量的研究有两个方向：一是减少二氧化碳的排放，二是增加二氧化碳的消耗。请写出一条你能做到的消耗二氧化碳的方式或途径：。18．（2022•舟山）2022年我国将有6名航天员生活在空间站。氧气、水、食物等是维持航天员驻留空间站的必要物质。为提高物质的利用率，目前空间站通过以下途径实现物质循环利用：（1）由图可知，目前空间站通过物质循环获得水的途径共有条，其中尿液净化时必须除去尿液中的等代谢废物。（2）为实现氧的循环，目前空间站内利用氢气和航天员呼出的二氧化碳，在一定条件下转化为甲烷和水，化学方程式为4H2+CO2一定条件¯2H2O+CH419．（2021•浙江）小嘉发现：向碳酸钠溶液中倾倒稀盐酸，很快就产生了气泡：向碳酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸，滴加一定量后才有气泡产生。查阅资料：向碳酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸，先发生的反应是Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3；当Na2CO3全部转化成NaHCO3后，再发生反应NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑。为此他用如图所示装置进行了如下实验：步骤一：在广口瓶中加入10克溶质质量分数为10.6%的碳酸钠溶液，用注射器向瓶中缓慢注入一定量的溶质质量分数为7.3%的稀盐酸，观察到瓶内无明显现象；步骤二：继续用注射器向瓶中注入稀盐酸，一段时间后观察到瓶内连续产生气泡，烧杯中澄清石灰水？。（1）步骤二中，观察到烧杯中澄清石灰水。（2）上述实验中，加入稀盐酸多少克后，才开始产生二氧化碳？。（3）向一定量碳酸钠溶液中无论是倾倒还是逐滴加入足量的稀盐酸，完全反应后产生二氧化碳质量是相同的，其本质原因是什么？。20．（2021•宁波）小宁用稀盐酸和石灰石反应制取二氧化碳（石灰石中的杂质既不溶于水也不和酸反应），为了探究反应后溶液的成分，他又进行如下实验：取反应后的溶液50g于烧杯中，逐滴滴入碳酸钠溶液，发现先有气泡产生，后生成白色沉淀。下表为产生的气体总质量、沉淀总质量与滴入碳酸钠溶液总质量的关系。碳酸钠溶液总质量/g25.050.075.0100.0125.0150.0175.0200.0气体总质量/g1.12.22.22.22.22.22.22.2沉淀总质量/g002.55.0mn9.09.0（1）表中n＝。（2）所取的反应后50g溶液中溶质是。（3）所用碳酸钠溶液中溶质的质量分数是多少？21．（2021•金华）某品牌钙片的部分信息：①钙片主要成分为碳酸钙；②每片钙片的质量为1克。某科学学习小组同学用该品牌钙片做了如下实验：把100克稀盐酸分成五等份，分5次将稀盐酸添加到放有10片钙片的烧杯中，充分反应（钙片中其它成分不溶于水且不与盐酸反应）。得到的实验数据见下表。实验次数12345加入稀盐酸的质量/克2020202020剩余固体的质量/克8.06.04.02.22.2回答下列问题：（1）钙片用于补“钙”。钙片中所含的“钙”是指；A.元素B.单质C.原子（2）10片钙片中所含碳酸钙的总质量为克；（3）计算该实验中所用稀盐酸的溶质质量分数。（写出计算过程）22．（2021•宁波）“青团”是宁波的一种传统食物。在“青团”制作过程中，需要往糯米粉中添加艾草（或艾草汁）。艾草含有侧柏莲酮芳香油（C10H10O），侧柏莲酮芳香油是一种淡黄色液体，具有香脂香气，所以“青团”具有独特风味。（1）侧柏莲酮芳香油由种元素组成。（2）7.3g侧柏莲酮芳香油中碳元素的质量为g。（3）侧柏莲酮芳香油在氧气中完全燃烧的产物是。23．（2021•杭州）磁铁矿石（含Fe3O4）是常用的炼铁原料，工业上可通过如下反应：4CO+Fe3O4高温¯3Fe+4CO2，将其中的Fe3O4（1）Fe3O4中铁元素和氧元素的质量比为。（2）假设冶炼过