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4.2化学反应中的质量关系
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．北京时间2024年11月4日1时24分，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，此次飞行任务取得圆满成功。远程火箭常用高氯酸铵(NH4ClO4)作为推进剂，在其分解过程中，不可能生成的物质是
A．CO2 B．Cl2 C．O2 D．H2O
2．某物质燃烧后生成二氧化碳和水。下列有关该物质的叙述不正确的是
A．该物质一定含碳、氢元素 B．该物质可能含有氧元素
C．该物质可能是纯净物 D．该物质不可能是混合物
3．在实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中，下列图象能正确表示对应变化关系的是
A． B．
C． D．
4．如图所示实验，能够直接用于验证质量守恒定律的是
A．酒精与水混合 B．加热铜丝
C．红磷燃烧 D．稀硫酸与锌粒反应
5．某密闭容器中含有氢气和氧气的混合气体共10g，燃烧后充分反应，冷却到室温，气体质量减少了9g，则原混合气体中氢气和氧气的质量为
A．1g和8g B．3g和7g C．2g和8g D．4g和6g
6．法国科学家拉瓦锡做了一个实验：将水蒸气通过一根烧红的铁制枪管。铁和水蒸气在高温条件下反应，生成物为
A．Fe2O3、Cl2 B．Fe3O4、H2
C．FeSO4、H2 D．Fe(OH)3、Cl2
7．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
8．下列验证质量守恒定律的实验中，能得出正确结论的是
A．白磷燃烧前后质量的测定（不考虑外力影响）
B．蜡烛燃烧前后质量的测定
C．镁条燃烧前后质量的测定
D．碳酸钙与稀盐酸反应前后质量的测定
9．在一密闭容器中发生某反应，容器中各物质的质量变化如下表。其中未知数据正确的是
物质 质量 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 20 20 0 0
反应中的质量/g m1 m2 6.4 m3
反应后的质量/g 13 m4 16 11
A． B． C． D．
10．相关叙述错误的是
A．分子种类发生改变的变化一定是化学变化
B．物质跟氧气发生的反应一定是氧化反应
C．只含两种元素，其中一种为氧元素的物质一定是氧化物
D．燃烧生成水的可燃物中一定含有氢元素
11．氨催化氧化是制硝酸的主要反应之一，该反应前后分子种类变化的微观示意图如图。下列说法正确的是
A．反应前后氧元素的化合价改变 B．甲中两元素的质量比是1：3
C．生成的丙与丁的分子个数比为1：1 D．反应过程中共涉及三种氧化物
12．一定质量的某化合物完全燃烧，消耗9.6g氧气，生成8.8g二氧化碳和5.4g水。对该化合物的组成判断正确的是
A．只含有C、H两种元素 B．含有C、H、O三种元素
C．只含有C、H、O三种元素 D．含有C、H元素，可能含有O元素
二、实验题
13．某化学课外小组同学，用如图所示实验验证质量守恒定律。
(1)某甲同学用A装置探究质量守恒定律，实验步骤如下：
如图将烧杯放在天平上用砝码平衡，然后倾斜烧杯使硫酸铜溶液与铁钉接触，一段时间后再把烧杯放在天平上．最后天平的指针（填序号） （a．偏左 b．偏右 c．不偏转 d．无法预测）。
(2)乙同学用B装置研究质量守恒定律，实验步骤如下：
如图将烧杯放在天平上用砝码平衡，然后倾斜烧杯使盐酸与碳酸钠粉末接触，一段时间后再把烧杯放在天平上．发现天平的指针偏右。
①造成天平的指针向右偏转的原因是 。
②若将本实验中的烧杯替换成带有气球的锥形瓶，如图C所示，其他操作不变，最后天平平衡。可见，在验证质量守恒定律时，若利用有气体参加或有气体生成的要考虑气体质量。
(3)在化学反应前后，一定不变的是 （填序号）。
①元素种类 ②原子种类 ③原子数目 ④分子种类 ⑤分子数目 ⑥物质的总质量
(4)应用质量守恒定律可以确定反应物或产物的化学式．在载人宇宙飞船中，一般都安装盛放过氧化钠（Na2O2）颗粒的装置，它的作用是再生氧气，供宇航员呼吸，反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+X．则X的化学式为 。
三、综合应用题
14．探索物质的组成与结构
I.构建原子模型，认识物质组成规律
为了揭示原子结构的奥秘，人类经历了漫长的探索。
材料一：1803年，道尔顿在原子论中提出：物质由微小的不可再分的原子构成。
材料二：1897年，汤姆生发现原子内有带负电的微粒，否定了“原子不可再分”。
材料三：1911年，卢瑟福进行了著名的α粒子(α粒子由2个质子和2个中子构成)轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大角度的偏转，并且有极少数α粒子被金箔弹了回来。
材料四：1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，发现一个α粒子留在了一个氮原子中，使氮原子变成了氧原子，同时有微粒从氮原子中被打出。
(1)汤姆生实验中，带负电的微粒是 。
(2)卢瑟福实验中使用的金箔是由 (填微观粒子的名称)构成的；通过卢瑟福实验，可推出的原子结构模型为 (填图1中字母)。
(3)当α粒子轰击金箔时，图2所示的运动轨迹不可能是 (填图2中字母)。
(4)请你分析材料四，推测被打出的微粒是 。该过程是否属于化学变化？请结合化学变化的微观本质进行回答： 。
(5)万物皆原子，原子是构成一切化学物质的基本单元。
图中是氢、氖、钠和氯的原子结构示意图。请以氖气、氯化氢和氯化钠三种物质为例，从原子直接或间接构成物质的角度，简要谈谈你对“原子是构成一切化学物质的基本单元”的理解： 。
Ⅱ.探索分子构成的奥秘
十九世纪初，科学家们提出早期的分子学说，部分观点如下：
观点1：分子不能用物理方法分割，化学方法可使它解离。
观点2：单质分子由同种原子构成，化合物分子由质子数不同的不同种原子构成。
观点3：分子质量大，原子质量小。
观点4：分子质量等于组成它的原子质量总和。
(6)根据以上材料回答问题：
①举例说明观点1是正确的 。
②从元素角度谈谈你对观点2的认识 。
③举例说明观点3的局限性 。
④原子、分子质量很小，为计算和使用方便引入相对原子质量，结合观点4判断下列说法正确的是(填字母序号) 。
A．相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理
B．相对原子质量是一个原子质量与一个碳-12原子质量的比值
C．两种原子的相对原子质量之比与相对质量比没有必然联系。
(7)图中A、B是汽油中所含物质的分子结构模型。
观察A和B两种物质的分子结构模型，A分子和B分子的 构成相同(填“元素”、“原子”或“离子”)。你认为A和B的化学性质 (填“是”或“否”)相同。
Ⅲ.探究元素与物质组成的奥秘
1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如图，将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管质量增加。
(8)下列说法正确的是______。
A．实验中收集到的可燃性气体是氢气
B．铁在该实验中起催化作用
C．实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D．由该实验可得出“水不是一种元素”
四、课内填空
15．现将15 g A和3 g B混合加热，A与B发生化学反应，完全反应后生成12 g C和一定质量的D，则生成物C与D的质量比是 。
16．用微粒观点解释质量守恒定律
结论：化学反应前后，原子 不变。故化学反应前后各物质的质量总和必然 。
17．质量守恒定律
内容： 的各物质的 等于反应后生成的各物质的 。 变化都遵循质量守恒定律。质量守恒定律不适用解释 变化。定律只适用于 守恒，不包括体积守恒、分子数守恒等。
《4.2化学反应中的质量关系》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C C C B B A A C
题号 11 12
答案 A B
1．A
【详解】根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，高氯酸铵(NH4ClO4)含有N、H、Cl、O这4种元素，在其分解过程中，可能生成Cl2、O2、H2O，不可能生成CO2。
故选：A。
2．D
【分析】二氧化碳中含有碳、氧元素，水中含有氢、氧元素，而氧气中含有氧元素，根据“反应前后元素种类不变“，则该物质中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。
【详解】A、由分析可知，该物质中一定含有碳、氢元素，该选项叙述正确；
B、由分析可知，该物质中可能含有氧元素，该选项叙述正确；
C、该物质可能只含一种物质，属于纯净物，该选项叙述正确；
D、该物质中也可能含有多种物质，属于混合物，该选项叙述不正确。
故选D。
3．C
【分析】高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。
【详解】A、随着反应的进行，氧气的质量逐渐增加，当高锰酸钾反应完，则保持不变而不会减小，故错误；
B、化学反应前后元素的质量不变，钾元素存在于固体中，其质量不变，但剩余固体的质量逐渐减小直到反应完不变，因此锰元素的质量分数逐渐增大至不变，故错误；
C、化学反应前后元素的质量不变，锰元素存在于固体中，其质量不变，但剩余固体的质量逐渐减小直到反应完不变，因此锰元素的质量分数逐渐增大至不变，故正确；
D、剩余固体的质量逐渐减小，当高锰酸钾分解完毕，则不再减小，剩余固体质量不会是0，故错误；
故选C。
4．C
【详解】A、酒精与水混合是物理变化，不用于验证质量守恒定律；
B、铜在空气中灼烧，反应后固体质量会明显增大，因为有氧气参加，故不能直接验证；
C、红磷燃烧是化学变化，且是密闭装置，能直接用于验证质量守恒定律；
D、锌与稀硫酸反应生成的氢气扩散到空气中，不能直接用于验证质量守恒定律；
故选：C。
5．C
【详解】充分燃烧，恢复到室温，气体质量减少了9g，由质量守恒定律可知生成水的质量9g；设参加反应反应的氢气和氧气的质量分别为x、y；
x=1g，
y=8g，剩余气体1g，若为氢气，则原混合气体中氢气的质量可能为1g+1g=2g；若为氧气，则原混合气体中氧气的质量可能为1g+8g=9g；由以上计算分析可知，C正确。
故选C。
6．B
【详解】A、铁和水蒸气中含有铁、氧、氢三种元素，反应物中没有氯元素，不可能生成Cl2，故选项不符合题意；
B、铁和水蒸气中含有铁、氧、氢三种元素，可能生成Fe3O4、H2，故选项符合题意；
C、铁和水蒸气中含有铁、氧、氢三种元素，反应物中没有硫元素，不可能生成FeSO4，故选项不符合题意；
D、铁和水蒸气中含有铁、氧、氢三种元素，反应物中没有氯元素，不可能生成Cl2，故选项不符合题意。
故选B。
7．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。
8．A
【详解】A、该反应在密闭环境中进行，能够验证质量守恒定律，故选项正确；
B、蜡烛燃烧生成水蒸气和二氧化碳，没有在密闭环境中进行实验，不能用于验证质量守恒定律，故选项错误；
C、镁条燃烧生成白烟（MgO固体小颗粒），没有在密闭环境中进行试验，不能用于验证质量守恒定律，故选项错误；
D、碳酸钙与稀盐酸反应生成二氧化碳，也没有在密闭环境中进行实验，不能用于验证质量守恒定律，故选项错误；
故选：A。
9．A
【详解】A、由质量守恒定律，m4=20+20-13-16-11=0，由反应前与反应中甲丙的质量关系，则（20-13）g：16g=（20-m1）g：6.4g，解得m1=17.2，故选项说法正确；
B、由反应前与反应中乙、丙的质量关系，则20g：16g=（20-m2）g：6.4g，解得m2=12，故选项说法错误；
C、由反应前与反应中丙、丁的质量关系，则16g：11g=6.4g：m3，解得m3=4.4g，故选项说法错误；
D、由质量守恒定律，m4=20+20-13-16-11=0，故选项说法错误；
故选：A。
10．C
【详解】A、分子的种类发生改变，说明生成了新物质，有新物质生成的变化是化学变化，叙述正确；
B、物质跟氧气发生的反应，属于氧化反应，叙述正确；
C、只含两种元素，其中一种为氧元素的纯净物，一定是氧化物，必须强调是纯净物，叙述错误；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，故含氢元素的可燃物燃烧一定生成水，所以燃烧生成水的可燃物中一定含有氢元素，叙述正确。
故选C。
11．A
【分析】从微观示意图可知，甲是NH3，乙是O2，丙是NO，丁是H2O，反应的化学方程式为。
【详解】A、 反应前氧元素在单质O2中，氧元素的化合价为0价；反应后氧元素在NO和H2O中，化合价为 2价 ，反应前后氧元素的化合价改变，该选项正确。
B、甲是NH3，氮、氢元素的质量比为14:(1×3)=14:3≠1:3，该选项错误。
C、由化学方程式可知，生成的丙（NO）与丁（H2O）的分子个数比为4:6=2:3≠1:1，该选项错误。
D、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。反应中涉及的氧化物有NO、H2O，共两种，不是三种，该选项错误。
故选A。
12．B
【详解】一定质量的某化合物完全燃烧，消耗9.6g氧气，生成8.8g二氧化碳和5.4g水，根据“反应前后物质的总质量不变”可知，该化合物的质量为8.8g+5.4g-9.6g=4.6g，又由于二氧化碳中碳元素的质量为，水中氢元素质量为，又根据“反应前后元素的种类和质量不变”，则该化合物中含碳、氢元素共2.4g+0.6g=3g<4.6g，则该化合物中一定含有氧元素。故选B。
13．(1)c
(2)盐酸与碳酸钠粉末反应的装置不密闭，生成二氧化碳气体逸出，使左盘内质量减小
(3)①②③⑥
(4)O2
【详解】（1）甲同学所做的实验中，硫酸铜溶液与铁钉反应生成硫酸亚铁和铜，没有气体参加或生成，所以左右肯定平衡，故选：c；
（2）乙同学所做的实验中，碳酸钠和稀盐酸反应有气体二氧化碳生成，故造成天平的指针向右偏转的原因是：盐酸与碳酸钠粉末反应的装置不密闭，生成二氧化碳气体逸出，使左盘内质量减小；
（3）质量守恒的原因：宏观是因为物质的总质量不变、元素的种类、元素的质量；微观是因为：原子的种类、原子的数目、原子的质量不变，故在化学反应前后，一定不变的是①②③⑥；
（4）由质量守恒定律：反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式可知，反应前钠、氧、碳原子个数分别为4、8、2，反应后的生成物中钠、氧、碳原子个数分别为4、6、2，根据反应前后原子种类、数目不变，则X分子中含有2个氧原子，则物质X的化学式为O2。
14．(1)电子
(2) 原子/金原子 C
(3)BC
(4) 质子 不属于化学变化，化学变化中原子种类不变
(5)氖原子可以直接构成氖气；氢原子和氯原子先构成氯化氢分子，再间接构成氯化氢这种物质；氯原子和钠原子先变成氯离子和钠离子，再间接构成氯化钠这种物质
(6) 氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，在该反应中，氢分子分为氢原子，氧分子分为氧原子，氢原子和氧原子结合为水分子 单质由同种元素组成，化合物由不同种元素组成 氢分子比铁原子质量小 A
(7) 原子 否
(8)AD
【详解】（1）汤姆生发现原子内有带负电的微粒，原子内部带负电的微粒是电子。
（2）金箔属于金属单质，是由原子构成的；
卢瑟福实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，说明原子内部有很大的空间，有少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明原子内部有带正电荷的微粒，有极少数α粒子被金箔弹了回来，说明原子内部存在质量较大的部分，故通过卢瑟福实验，可推出的原子结构模型为C。
（3）α粒子由2个质子和2个中子构成，则α粒子带正电，原子核也带正电，故当α粒子轰击金箔时，不可能出现被原子核吸引和靠近原子核的轨迹，故图2所示的运动轨迹不可能是BC。
（4）用加速了的高能α粒子轰击氮原子，发现一个α粒子留在了一个氮原子中，使氮原子变成了氧原子，一个α粒子由2个质子和2个中子构成，每个氮原子中含7个质子，每个氧原子中含8个质子，则被打出的微粒是质子；
原子是化学变化中的最小粒子，在化学变化中，原子种类不变，该过程中，原子种类发生了改变，故不属于化学变化。
（5）氖原子可以直接构成氖气；氢原子和氯原子先构成氯化氢分子，再间接构成氯化氢这种物质；氯原子和钠原子先变成氯离子和钠离子，再间接构成氯化钠这种物质，故原子是构成一切化学物质的基本单元。
（6）①在氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水的反应中，氢分子分为氢原子，氧分子分为氧原子，氢原子和氧原子结合为水分子，说明化学方法可使分子解离。
②元素是质子数相同的一类原子的总称，单质分子由同种原子构成，说明单质由同种元素组成，化合物分子由质子数不同的不同种原子构成，则化合物由不同种元素组成。
③分子比组成它的原子质量大，但是不是所有分子都比原子大，如氢分子比铁原子质量小。
④A、原子的质量很小，书写和使用都不方便，故国际上一致同意采用相对原子质量，即以一种碳原子质量的为标准，其它原子的质量与它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量，故相对原子质量是采用以小比小使数值变大的计量原理，符合题意；
B、相对原子质量是以一种碳原子质量的为标准，其它原子的质量与它相比较所得到的比，不符合题意；
C、两种原子的相对质量比与两种原子的相对原子质量之比相等，不符合题意。
故选A。
（7）由图可知，A分子和B分子的原子构成相同，均是由碳原子和氢原子构成；
A和B的分子结构不同，故化学性质不相同，故填：否；
（8）A、将水加热成蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含Fe、H、O，生成物中也应含Fe、H、O，故生成的可燃性气体是氢气，符合题意；
B、反应后，铁管质量增加，而催化剂化学反应前后，质量不变，故铁不是催化剂，不符合题意；
C、该反应应是铁和水蒸气在高温下反应生成铁的氧化物和氢气，故实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量与生成氢气的质量和，不符合题意；
D、该反应应是铁和水蒸气在高温下反应生成铁的氧化物和氢气，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，生成物中含Fe、H、O，铁由铁元素组成，故水中一定含H、O元素，可得出“水不是一种元素”，符合题意。
故选AD。
15．2:1
【解析】略
16． 种类、数目、质量 相等
【详解】化学反应前后，原子的种类、数目、质量不变，所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等，故①填：种类、数目、质量，②填：相等。
17． 参加反应 质量总和 质量总和 任何化学 物理 质量
【详解】质量守恒定律是指参加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；任何化学变化都遵循质量守恒定律；质量守恒定律不适用解释物理变化；定律只适用于质量守恒，不包括体积守恒、分子数守恒等；故①填：参加反应，②填：质量总和，③填：质量总和，④填：任何化学，⑤填：物理，⑥填：质量。
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