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5.3化学反应中的有关计算
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．“宏观辨识与微观探析”是化学学科核心素养的重要组成部分。下图是某化学反应的微观示意图，下列说法正确的是
A．该反应属于化合反应
B．反应前后分子、原子的种类和数目都没有改变
C．反应前后催化剂的质量和性质不变
D．生成的丙和丁的质量比为22:9
2．关于化学反应方程式2H2 + O2 2H2O的理解，正确的是
A．反应前后分子总数保持不变
B．该反应的反应物是水
C．每2份质量的氢气和1份质量的氧气完全反应
D．在点燃的条件下，氢气和氧气反应生成水
3．甲醇是重要的化工原料，应用前景广阔。研究表明，二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇。如图为该反应的微观示意图。下列说法正确的是
A．丙物质的化学式为CH3O
B．反应前后元素的化合价都没有变化
C．参加反应的甲和乙的分子个数比为1∶1
D．参加反应的甲和乙的物质质量比为22∶3
4．向一定量的水中加入少量硫酸钠溶液，接通直流电源，反应过程中相关量与反应时间的变化趋势对应正确的是
A． B． C． D．
5．我国科学家为实现碳中和，在转化再利用方面进行了大量的研究，转化的化学方程式为：，下列说法正确的是
A．反应后分子个数变少
B．参加反应的反应物和生成物的质量比是
C．反应前后催化剂的质量和性质不变
D．每参加反应时，会生成18g的水
6．氨气作为燃料，被称为“零碳”清洁能源，2024年12月，我国实现了船用氨燃料的首次加注。氨燃料燃烧的微观示意图如下，下列说法正确的
A．上述反应前后分子和原子数目都不发生改变
B．物质甲是由1个氮原子和3个氢原子构成的
C．保持物质丙化学性质的最小粒子是氮分子
D．参加反应的甲物质和生成的丙物质质量比为2：1
7．粘贴考生信息条形码背面的胶黏剂是丙烯酸。一种制备丙烯酸的反应微观示意图如图，下列说法不正确的是
A．丙烯酸的化学式为C3H4O2
B．反应前后催化剂的质量和性质不变
C．乙与丁的质量变化之比为8：3
D．丙和丁的化学计量数之比为1：1
8．氨气在纯氧中燃烧的微观示意图如图所示，下列说法正确的是
A．该反应中有2种氧化物 B．氨气作为燃料的优点是不污染环境
C．该反应前后分子个数不变 D．反应生成的丙和丁的质量比为28：18
9．硅芯片是很多电子产品的核心。下图是某种制取硅反应的微观示意图，说法正确的是
A．该反应的化学方程式为
B．参加反应的甲、乙分子个数比为
C．该反应前后分子数目不变
D．反应前后乙与丁变化的质量比是
10．科学工作者研发了一种SUNCAT系统，借助该系统利用如图所示的原理可持续合成氨，下列说法不正确的是
A．步骤①将电能转化为化学能
B．步骤①的化学方程式是
C．该过程中化合价发生变化的元素有3种
D．该系统工作过程中理论上步骤①生成的水和步骤③消耗的水的质量比为2：3
二、非选择题
11．在学习碳的化学性质时，我们学习了木炭和氧化铜的反应，该实验装置如下图所示。
(1)A装置中反应的化学方程式为 。
(2)该反应中A装置能看到的现象为___________。
A．黑色固体变红 B．红色固体变黑 C．氧化铜变红 D．氧化铜变黑
(3)实验装置中的止水夹的作用是___________。
A．防止冷凝水倒流炸裂试管 B．防止石灰水倒吸炸裂试管
C．防止反应物粉末堵塞导管 D．防止灼热的铜被再次氧化
(4)木炭的主要成分为石墨，与石墨互为同素异形体的物质是___________。
A．活性炭 B．焦炭 C．炭黑 D．金刚石
(5)若实验过程中放入的木炭过量，则可能导致产物中生成CO，反应中C、CO、CO2的质量比不可能为___________。
A．6：7：11 B．9：7：22 C．12：7：33 D．18：7：44
12．小卿家附近有一个料石厂，料石厂中石灰石粉碎成的小颗粒可用于铺路等。小卿欲探究该厂石灰石中碳酸钙的质量分数，进行了如下图所示的实验。（杂质不参加反应且不溶于水，易溶于水，操作中某些损失不计，已知。）
(1)反应进行时用玻璃棒不断搅拌的目的是 。
(2)小卿测得此石灰石样品中碳酸钙的质量分数为 。
(3)试计算：15g此石灰石样品与足量的稀盐酸充分反应后生成的二氧化碳的质量（写出计算过程）。
(4)实验过程中小卿发现了以下问题：
①过滤时得到的滤液浑浊，原因可能是 。
②若滤渣未经洗涤直接干燥，测得的样品中碳酸钙的质量分数会 （填“偏大”“不变”或“偏小”）。
《5.3化学反应中的有关计算》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D D A A C B B B D
1．D
【分析】由图可知，甲为HCHO，乙为O2，丙为CO2，丁为H2O，该反应的方程式为：
【详解】A、该反应是两种物质发生反应，生成另两种物质的反应，不符合化合反应“多变一”的特点，不属于化合反应，选项错误；
B、该反应前后原子的种类和数目不变，分子的数目没有改变，但分子的种类发生了变化，选项错误；
C、反应前后催化剂的质量和化学性质不变，物理性质可能发生变化，选项错误；
D、由化学方程式可知，生成丙和丁的质量为，选项正确；
故选：D。
2．D
【详解】A. 反应前：2个 分子和1个 分子，共3个分子。反应后：2个 分子，共2个分子。分子总数从3变为2，不相等。该反应中分子总数发生了改变，选项错误；
B. 反应物是方程式左边的物质，即氢气和氧气，水是生成物，写在右边。选项错误；
C. 方程式中各物质的质量比为相对质量乘化学计量数之比，反应中氢气和氧气的质量比为（2×2）：32=1:8，即每1份质量的氢气和8份质量的氧气完全反应，选项错误；
D. 方程式明确表示：反应物是氢气和氧气，生成物是水，反应条件为“点燃”，读作：在点燃的条件下，氢气和氧气反应生成水。选项正确；
故选D。
3．D
【分析】由微观示意图可知，甲是CO2，乙是H2，丙是CH3OH，丁是H2O，该反应的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O。
【详解】A、由分析可知，丙物质的化学式为CH3OH，故A选项不符合题意；
B、单质中元素的化合价为零，则氢气中氢元素的化合价为0，而水中氢元素的化合价为+1价，化合价改变；二氧化碳中氧元素的化合价为-2价，反应后甲醇和水中氧元素的化合价为-2价，化合价没变；二氧化碳中氧元素的化合价为-2价，根据化合物中正负化合价代数和为零可知，碳元素的化合价为+4价，设甲醇中碳元素的化合价为x，则x+（+1）×4+（-2）=0，x=-2，碳元素的化合价改变，故B选项不符合题意；
C、由分析可知，参加反应的甲和乙的分子个数比为1：3，故C选项不符合题意；
D、参加反应的甲和乙的物质，即CO2和H2的质量比为12+16×2：3×2=44：6=22：3，故D选项符合题意。
故选D。
4．A
【详解】A、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，则水的质量逐渐减少，图像正确，符合题意；
B、向一定量的水中加入少量硫酸钠溶液的作用是增强水的导电性，硫酸钠不参与反应，因此硫酸钠的质量不变，图像错误，不符合题意；
C、电解水实验中，产生氢气与氧气的体积比约为2:1，根据化学方程式可知，生成氢气与氧气的质量比为，图像错误，不符合题意；
D、水在通电条件下分解生成氢气和氧气，则生成物质的种类为2，图像错误，不符合题意。
故选：A。
5．A
【详解】A、反应前有1个CO2分子和3个H2分子，共1+3=4个分子；反应后有1个CH3OH分子和1个H2O分子，共1+1=2个分子，反应后分子个数变少，正确；
B、根据化学方程式可知，则参加反应的CO2、H2、CH3OH、H2O质量比为(44×1):(2×3):(32×1):(18×1)=44:6:32:18，错误；
C、反应前后催化剂的质量和化学性质不变，物理性质可能改变，错误；
D、设2gH2参加反应生成水的质量为x。
解得x=6g，不是18g，错误。
故选A。
6．C
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子数目不变；根据D项的方程式，该反应中反应前、后分子数目分别是7、8，则分子的数目改变，说法错误；
B、由微观示意图可知，物质甲是氨气，氨气由氨分子构成，一个氨气分子由1个氮原子和3个氢原子构成，说法错误；
C、由微观示意图可知，丙表示的物质是氮气，氮气由氮分子构成，故保持氮气化学性质的最小粒子是氮分子，说法正确；
D、由微观示意图可知，该反应是氨气在氧气中燃烧生成氮气和水，化学方程式为：，故参与反应的氨气和生成的氮气质量比=[(14+1×3)×4]:[(14×2)×2]=17:14，说法错误。
故选C。
7．B
【分析】由反应的微观示意图可知，C3H6与氧气在催化剂的作用下生成C3H4O2和水，反应的化学方程式为2C3H6+3O22C3H4O2+2H2O。
【详解】A、由微粒的构成可知，1个丙烯酸分子是由3个碳原子、4个氢原子和2个氧原子构成，则丙烯酸的化学式为C3H4O2，故选项说法正确；
B、根据催化剂的特点可知，反应前后催化剂的质量和化学性质不变，物理性质可能改变，故选项说法不正确；
C、由反应的化学方程式可知，乙（O2）与丁（H2O）的质量变化之比为(3×32):(2×18)=8:3，故选项说法正确；
D、由反应的化学方程式可知，丙（C3H4O2）和丁（H2O）的化学计量数之比为2:2=1:1，故选项说法正确。
故选B。
8．B
【分析】由图可知，该反应为氨气和氧气在点燃的条件下反应生成氮气和水，该反应的化学方程式为：。
【详解】A、该反应中氨气是由N、H元素组成的化合物，不属于氧化物，氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质，氮气是由氮元素组成的纯净物，属于单质，水是由H、O元素组成的化合物，属于氧化物，故有1种氧化物，不符合题意；
B、氨气燃烧生成氮气和水，无污染，比较环保，符合题意；
C、由化学方程式可知，化学反应前后分子的个数发生了改变，反应前后分子个数比为：7：8，不符合题意；
D、反应生成的丙和丁的质量比为：，不符合题意。
故选B。
9．B
【详解】
A、由图可知，甲为SiCl4、乙为H2、丙为Si、丁为HCl，反应的方程式为：，选项错误；
B、由A中的方程式可知，参加反应的甲、乙分子个数比为1:2，选项正确；
C、由方程式可知，该反应前后分子数目改变，选项错误；
D、反应前后乙与丁变化的质量比为（2×2）：（36.5×4）=2:73，选项错误；
故选B。
10．D
【详解】A、步骤①反应条件是通电，电解过程将电能转化为化学能，该说法正确；
B、步骤①电解LiOH生成Li、H2O和O2，化学方程式为，该说法正确；
C、步骤①中Li元素由LiOH中的+1价变为Li中的0价，O元素由LiOH中的 2价变为O2中的0价；步骤②中N元素由N2中的0价变为Li3N中的 3价，Li元素由Li中的0价变为Li3N中的+1价；步骤③中各元素化合价不变，所以该过程中化合价发生变化的元素有Li、O、N这 3 种，该说法正确；
D、步骤①的化学方程式为，步骤③的化学方程式为，为保证LiOH循环使用，这两个化学方程式变形为、，则理论上步骤①生成的水和步骤③消耗的水的质量比为，该说法错误。
故选D。
11．(1)
(2)A
(3)BD
(4)D
(5)D
【详解】（1）A中是木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（2）A中是木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，现象为：黑色固体变红，故选A；
（3）因为铜与氧气在加热条件下易生成氧化铜，实验结束时，可先用弹簧夹夹紧橡皮管，再熄灭酒精灯，这样做的目的除了防止石灰水倒吸入热的试管，避免试管炸裂外，还可以防止灼热的铜与空气接触再次被氧化，故选BD；
（4）判断同素异形体的关键把握两点：①同种元素形成，②不同单质。
A、活性炭的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误；
B、焦炭的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误；
C、炭黑的主要成分是碳，属于混合物，与石墨不互为同素异形体，故选项错误；
D、石墨、金刚石是由碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故选项正确；
故选D；
（5）若只生成一氧化碳，由反应关系式可知，反应中C和CO的质量比为3:7；
若只生成二氧化碳，由反应关系式可知，反应中C和CO2的质量比为3:11。
A、反应中C、CO、CO2的质量比为6：7：11，可得反应中C和CO的质量比为3:7，C和CO2的质量比为3:11，比例成立，故不符合题意；
B、反应中C、CO、CO2的质量比为9：7：22，可得反应中C和CO的质量比为3:7，C和CO2的质量比为6:22=3:11，比例成立，故不符合题意；
C、反应中C、CO、CO2的质量比为12：7：33，可得反应中C和CO的质量比为3:7，C和CO2的质量比为9:33=3:11，比例成立，故不符合题意；
D、反应中C、CO、CO2的质量比为18：7：44，可得反应中C和CO的质量比为3:7，C和CO2的质量比为15:44不等于3:11，比例不成立，故符合题意；
故选D。
12．(1)加快反应速率，使反应更充分
(2)80%
(3)解：设15g此石灰石样品充分反应生成的二氧化碳的质量为x。

答：15g此石灰石样品充分反应生成的二氧化碳的质量为5.28g。
(4) 滤纸破损（合理即可） 偏小
【详解】（1）反应进行时用玻璃棒不断搅拌的目的是使反应物充分接触，加快反应速率，确保反应完全。
（2）样品总质量 = 10.0 g
滤渣质量（即不溶于水的杂质质量）= 2.0 g
因此，碳酸钙的质量 = 样品总质量 - 滤渣质量 = 10.0 g - 2.0 g = 8.0 g
碳酸钙的质量分数 = (碳酸钙的质量 / 样品总质量) × 100% = (8.0 g / 10.0 g) × 100% = 80%。
（3）设15g此石灰石样品充分反应生成的二氧化碳的质量为x。

答：15g此石灰石样品充分反应生成的二氧化碳的质量为5.28g。
（4）①过滤时得到的滤液浑浊，原因可能是滤纸破损、过滤器中的液面高于滤纸边缘等。
②若滤渣未经洗涤直接干燥，滤渣上会附着可溶性的氯化钙等物质，导致滤渣质量偏大，从而测得的样品中碳酸钙的质量分数会偏小。

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