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5.1质量守恒定律
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列实验方案，能达到实验目的的是
目的 A．验证质量守恒定律 B．探究可燃物燃烧的两个条件
方案
现象 产生气泡 只有铜片上的白磷燃烧
目的 C．验证二氧化碳能与水发生反应 D．比较人体吸入空气与呼出气体中的含量
方案
现象 塑料瓶变瘪了 人体呼出气体中木条先熄灭
A．A B．B C．C D．D
2．实验设计的严谨性会直接影响实验结论的准确获得。下列实验设计可以达到实验目的的是
A．探究石蜡中含有氢、氧元素 B．验证分子运动
C．空气中氧气含量的测定 D．验证质量守恒定律
A．A B．B C．C D．D
3．酒精与84消毒液【主要成分为（NaClO）】都是生活中常用的消毒剂，但两者不能混合使用。若混合时会发生的以下反应：，则X的化学式为
A．Cl B．Cl2 C．HCl D．HClO
4．下列图像分别与选项中的操作相对应，其中合理的是
A． 加热一定量高锰酸钾 B． 水的通电分解
C． 引燃密闭容器内的木炭 D． 过氧化氢分解制氧气
5．2023年10月4日，诺贝尔化学奖揭晓，授予了在“量子点的发现和合成”方面做出突出贡献的三位科学家。下图是科学家利用“N-掺杂石墨烯量子点”作催化剂，将转化为乙醇的微观示意图，据此判断，下列说法正确的是
A．该反应前后碳、氢、氧原子个数均发生改变
B．该化学反应中参加反应的和的分子个数比为
C．在化学变化中分子可分、原子也可分
D．该反应前后“N-掺杂石墨烯量子点”的化学性质和质量也发生改变
6．空气和水是人类生活和生产不可或缺的自然资源。下列说法错误的是
A．氢气的燃烧实验能证明水的组成
B．二氧化碳在空气中的含量增多会引起温室效应，但不属于空气污染物
C．空气中的稀有气体由于化学性质稳定，因此可用作电光源
D．地球上的水总储量虽然很大，但淡水很少，我们要节约用水
7．某物质在氧气中燃烧只生成和。下列说法正确的是
A．该物质一定是混合物 B．该物质一定含有碳元素和氢元素
C．该物质是由和组成的 D．该物质一定不含氧元素
8．二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成一种有刺激性气味的有毒气体，该气体可能是
A．氢气 B．二氧化硫 C．一氧化碳 D．氯气
9．下列变化中，能应用质量守恒定律解释的是
A．5g食盐溶于95g水中，形成100g食盐水
B．酒精敞口放置一段时间后质量减小
C．铁丝在氧气中燃烧后固体质量增加
D．10g冰融化成10g水
10．在化学方程式：中，各化学计量数之间的关系正确的是
A． B． C． D．
11．根据质量守恒定律，8克白磷自燃后生成物的质量是
A．等于8克 B．大于8克 C．小于8克 D．无法确定
12．杭州亚运会开幕式使用的火炬燃料——甲醇（CH4O），可以通过二氧化碳与氧气反应制得，同时产生水，转化过程中实现碳元素完全转移。下列说法正确的是
A．生产甲醇的变化属于化合反应 B．每生产32吨甲醇可以消耗二氧化碳44吨
C．甲醇属于混合物 D．生产甲醇过程中原子的种类发生改变
二、填空题
13．质量守恒的原因：化学变化的过程，就是参加反应的各物质(反应物)的___________重新组合而生成新的___________的过程。在一切化学反应中，反应前后原子的___________没有改变，原子的___________没有增减，原子的___________也没有变化。所以，化学反应前后各物质___________必然相等。
14．科学家利用太阳能将二氧化碳转化为甲烷（）的过程中，涉及的物质转化如图所示。请回答下列问题：
(1)写出物质B的化学式：______。
(2)写出反应Ⅰ的基本反应类型：______。
(3)写出物质A的验纯方法：______。
(4)反应Ⅱ中生成水的质量______（填“大于”“等于”或“小于”）反应Ⅰ中参加反应的水的质量。
15．下图为中国空间站再生生活保障系统示意图。
(1)“温湿度控制子系统”产生冷凝水的过程发生___________(选填“物理变化”或“化学变化”)。
(2)“电解制氢子系统”中，正极端产生的气体是___________。
(3)“二氧化碳去除子系统”通常采用氢氧化锂(LiOH)吸收航天员呼出的部分，同时生成水和物质X。物质X中一定含有氧元素和___________、___________。
(4)“二氧化碳还原子系统”中的物质在一定条件下发生了化学反应。写出该反应的符号表达式___________。
16．自来水厂还可以使用臭氧代替液氯进行消毒。下面是臭氧的一些相关知识，请你阅读下列内容并完成以下小题：
纯净的臭氧(O3)在常温下是天蓝色的气体，有难闻的鱼腥气味，不稳定，易转化为氧气。近年来臭氧的应用发展较快，很受人们的重视。生产中大量使用的臭氧通常由以下方法制得。
臭氧处理饮用水。早在19世纪中期的欧洲，臭氧已被用于饮用水处理。由于臭氧有强氧化性，可以与水中的有害化合物(如硫化铅)发生反应，处理效果好，不会产生异味，可做漂白剂。与传统的消毒剂氯气相比，臭氧有许多优点，可杀灭一切微生物，包括细菌、病毒、芽孢等，而臭氧很快转化为氧气，无二次污染，高效环保。
(1)臭氧的物理性质有___________、___________(写出两条即可)；
(2)臭氧处理饮用水时，利用了臭氧的___________(填“物理”或“化学”)性质。
(3)氧气转化为臭氧的文字表达式为___________；
(4)臭氧转化为氧气的微观示意图如下，请在方框中补全相应微粒的图示。
(5)下列关于臭氧的说法中，错误的是___________。
A．臭氧具有较强的氧化性，可做漂白剂
B．由氧气制得臭氧的过程中，既有物理变化也有化学变化
C．臭氧在生产生活中有很多用途，对人类有益无害
D．臭氧稳定性差，易转化为氧气，高效环保、无污染
17．在一密闭容器中，有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测定反应前后各物质的质量如下表，下列说法正确的是________
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 25 15 1 5
反应后的质量/g 11 X 1 22
A．X 值为 3g B．乙全部发生了反应
C．甲与乙反应的质量比为 14：3 D．_________
三、实验题
18．图A是“红磷燃烧前后质量的测定”的实验装置图,请回答:
(1)若用图A装置做实验,将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,将玻璃管下端接触到红磷,并迅速塞紧橡皮塞。之后观察到锥形瓶内的现象是_______。
(2)此实验中玻璃管的作用是_______。
(3)整个实验过程中气球的变化是_______,用理化知识解释气球最后冷却至室温后变化的原因是:红磷燃烧_______,使瓶内压强_______在压强差的作用下,气球H现上述变化。
(4)此实验中气球的作用是_______。
(5)有同学用图B装置探究质量守恒定律,反应前天平平衡,然后将稀盐酸倒入烧杯中与碳酸钠充分反应后,再称量,观察到天半指针指向_______(填“左”、“中间”或“右”)。该反应_______(填“遵守”或“不遵守”)质量守恒定律,反应的化学方程式:_______。
四、综合应用题
19．氧气是人类无法离开的物质，氧气的获得有多种方法。
Ⅰ．自然界获得氧气
如图所示，自然界通过绿色植物的光合作用获得
(1)光合作用是大自然利用_______能(填一种能量名称)最成功的范例。
(2)试写出绿色植物光合作用的化学表达式_______。
Ⅱ．工业获得氧气
在低温条件下加压，使空气变为液态，然后升温，使氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧，将其贮存在钢瓶中。
(3)空气变为液态，微粒间的空隙_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)液氮的沸点_______液氧的沸点(填“>”“＜”或“=”)。
Ⅲ．实验室获得氧气
实验室里常用加热或催化溶液分解制取氧气。
(5)从图中选择仪器组装装置，完成用制取并用排水法收集氧气实验，需选择A、B、C、E、G、_______(填字母序号)，该反应的化学表达式为_______。
(6)用溶液和制备氧气，发生装置从图中选择仪器D、F后，还需增加_______(填一种仪器名称)。若利用如图所示空塑料输液袋收集制得的氧气，氧气应从_______(填“a”或“b”)端进入。
Ⅳ．家庭获得氧气
某品牌家庭制氧机是利用分子筛制氧，空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过，获得高浓度的氧气。其微观示意图如图：
(7)请将如图方框补充完整
(8)分子筛制氧的过程属于_______(填“物理”或“化学”)变化。
(9)分子筛制氧的原理类似于化学实验中的_______(填操作名称)。
Ⅴ．空间站获得氧气
基于如上图所示原理，研制的氧气循环再生组件成功应用于我国天宫空间站。
(10)反应Ⅰ需要在催化剂和加热的条件下才能发生，写出该反应的化学表达式_______。
(11)氧气循环再生过程中需要定期补充一定量的水，可能的原因是_______。
《5.1质量守恒定律》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B B C B C B D C D
题号 11 12
答案 B B
1．B
【详解】A、碳酸钠和稀盐酸生成氯化钠二氧化碳和水，二氧化碳进入空气中，导致左右天平不平衡，无法验证质量守恒，错误；
B、该实验中，铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，红磷与氧气接触，温度没有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，水中的白磷温度达到了着火点，但是隔绝氧气，不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触，可以探究可燃物燃烧的两个条件，正确；
C、塑料瓶变瘪不一定二氧化碳和水反应，有可能因为二氧化碳溶于水，错误；
D、比较人体吸入空气与呼出气体中的含量，应该加入澄清石灰水，空气中加入澄清石灰水不变浑浊，呼出气体中加澄清石灰水变浑浊，说明呼出气体中二氧化碳浓度高，错误。
故选：B。
2．B
【详解】A、蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，干冷烧杯内壁出现水珠，只能证明石蜡中含有氢元素，因为氧气参加了反应，不能确定生成的二氧化碳和水中的氧元素一定来自石蜡，所以不能探究石蜡中含有氧元素，该选项不能达到实验目的，不符合题意。
B、浓氨水具有挥发性，挥发出的氨分子运动到酚酞溶液中，使酚酞溶液变红，能验证分子在不断运动，该选项能达到实验目的，符合题意。
C、木炭燃烧生成二氧化碳气体，虽然消耗了氧气，但生成的二氧化碳填补了氧气的空间，压强变化不大，不能准确测定空气中氧气含量，该选项不能达到实验目的，不符合题意。
D、碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，在敞口容器中进行，二氧化碳逸出到空气中，会导致天平不平衡，不能验证质量守恒定律，该选项不能达到实验目的，不符合题意。
故选B。
3．B
【详解】根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子种类、原子数目不变，对比该反应前后的原子种类、数目发现，反应后的原子中少了2个氯原子，故X的化学式Cl2；
故选B。
4．C
【详解】A、高锰酸钾分解生成固体锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应结束后仍有固体剩余，剩余固体质量不会降到0，图像不合理，故A选项不符合题意；
B、电解水生成H2 和O2的质量比为1：8，体积比才是2：1，图像中质量比为2：1，图像不合理，故B选项不符合题意；
C、根据质量守恒定律，密闭容器内所有物质的总质量在反应前后保持不变，图像为水平直线，故C选项符合题意；
D、催化剂只改变反应速率，不改变生成物的总质量，等量过氧化氢完全分解，最终生成氧气的质量相等，图像中显示有催化剂生成氧气更多，不合理，故D选项不符合题意。
故选C。
5．B
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数量和质量不变，该选项不符合题意。
B、由图可知反应前后有1个水分子不参加反应，把不参加反应的1个水分子划除后，可知参加反应的二氧化碳分子和水分子的个数比为2：3，该选项符合题意。
C、化学变化中分子可分，原子不可再分，该选项不符合题意。
D、N-掺杂石墨烯量子点是该反应的催化剂，故化学性质和质量不变，该选项不符合题意。
故选B。
6．C
【详解】A、氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，可得水是由氢元素和氧元素组成，不符合题意；
B、二氧化碳在空气中含量增多会导致温室效应，但是二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
C、空气中的稀有气体可用作电光源，是因为稀有气体通电时能发出不同颜色的光，符合题意；
D、地球上的总水储量很大，但是淡水资源有限，且分布不均，因此我们要节约用水，不符合题意。
故选C。
7．B
【分析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，某物质在氧气中燃烧，反应物有两种，其中氧气只含有氧元素，产物只有水和二氧化碳，共含有碳、氢、氧三种元素，氧元素可能来自氧气，也可能来自某物质，不能确定；但氧气中无碳、氢元素，即某物质中一定含有碳、氢两种元素，故准确结论是：该物质中一定含C、H，可能含有O。
【详解】A、该物质不一定是混合物，例如甲烷燃烧生成二氧化碳和水，错误；
B、该物质一定含有碳元素和氢元素，正确；
C、该物质燃烧生成 CO2 和 H2O ，不是含有二氧化碳和水，错误；
D、该物质可能含氧元素，错误。
故选B。
8．D
【详解】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Mn、O、H、Cl，故生成物中也应含Mn、O、H、Cl，反应物中不含硫元素和碳元素，不可能生成二氧化硫和一氧化碳，氢气无毒，故生成的气体是氯气。
故选D。
9．C
【分析】质量守恒定律适用于化学变化。
【详解】A、食盐溶解过程中没有新物质生成，属于物理变化，不能应用质量守恒定律解释，该选项不符合题意；
B、酒精敞口过程中没有新物质生成，属于物理变化，不能应用质量守恒定律解释，该选项不符合题意；
C、铁丝燃烧过程中有新物质生成，属于化学变化，能应用质量守恒定律解释，该选项符合题意；
D、冰融化过程中没有新物质生成，属于物理变化，不能应用质量守恒定律解释，该选项不符合题意。
故选C。
10．D
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，则反应前后碳原子数目为，说法错误，不符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，则反应前后氢原子数目为，即，说法错误，不符合题意；
C、由B选项分析可知，，说法错误，不符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，则反应前后氧原子数目为，说法正确，符合题意。
故选：D。
11．B
【详解】8克白磷在空气中自燃，磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，五氧化二磷的质量等于8g白磷的质量和参加反应氧气的质量之和，8克白磷自燃后生成物的质量是大于8g；
答案：B。
12．B
【详解】A、甲醇（CH4O）可以通过二氧化碳与氢气反应制得，同时产生水，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项说法错误；
B、由题意可知，转化过程中实现碳元素完全转移，则每生产32吨甲醇可以消耗二氧化碳的质量为32吨×（）÷（ ）=44吨，故选项说法正确；
C、甲醇中只含有甲醇一种物质，属于纯净物，故选项说法错误；
D、由质量守恒定律，生产甲醇过程中原子的种类不变，故选项说法错误；
故选：B。
13． 原子 分子 种类 数目 质量 质量总和
【详解】质量守恒的原因：化学变化的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合而生成新的分子的过程。在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化。所以，化学反应前后各物质质量总和必然相等。
14．(1)O2
(2)分解反应
(3)用拇指堵住集满气体的试管口，靠近火焰，移开拇指，若发出尖锐的爆鸣声，则不纯，若发出轻微的“噗噗”声，则较纯
(4)小于
【分析】反应Ⅰ是水分解生成两种物质，电解水分解反应生成氢气和氧气。反应Ⅱ生成CH4和H2O，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可推出A为氢气，B为氧气。
【详解】（1）根据分析，B是氧气，其化学式为O2。
（2）反应Ⅰ是水分解生成氢气和氧气，由一种物质生成两种物质，属于基本反应类型中的分解反应。
（3）物质A是氢气，验纯方法为：用拇指堵住集满气体的试管口，靠近火焰，移开拇指，若发出尖锐的爆鸣声，则不纯，若发出轻微的“噗噗”声，则较纯。
（4）根据反应前后氢元素守恒，反应I中，水中的氢元素质量等于生成的氢气中的氢元素的质量，而反应Ⅱ中，氢气中的氢元素的质量等于生成的甲烷中的氢元素和水中的氢元素质量之和，则Ⅱ中生成水的质量小于I中参加反应的水的质量。
15．(1)物理变化
(2)氧气/O2
(3) 碳元素 锂元素
(4)
【详解】（1）“温湿度控制子系统”产生冷凝水的过程，只是水的状态的改变，无新物质生成，属于物理变化；
（2）在电解水实验中，“正氧负氢”，则正极端产生的气体是氧气；
（3）氢氧化锂吸收二氧化碳生成水和物质X，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Li、O、H、C，生成物中含H、O，故物质X中一定含有氧元素和锂元素、碳元素；
（4）“二氧化碳还原子系统”中的反应为二氧化碳与氢气在一定条件下反应生成甲烷和水，该反应的符号表达式为：。
16．(1) 常温下是天蓝色的气体 难闻的鱼腥味
(2)化学
(3)
(4)
(5)C
【详解】（1）纯净的臭氧(O3)在常温下是天蓝色的气体，有难闻的鱼腥气味，不需要通过化学变化就能表现出来，属于臭氧的物理性质；
（2）臭氧处理饮用水时，由于臭氧有强氧化性，可以与水中的有害化合物(如硫化铅)发生反应，需要通过化学变化才能表现出来，利用了臭氧的化学性质；
（3）氧气放电转化为臭氧，该反应的文字表达式为：；
（4）根据质量守恒定律，反应前后原子个数不变，反应后有6个氧原子，一个氧分子是由2个氧原子构成，画出3个氧分子即可：；
（5）A、根据“臭氧做漂白剂。许多有机色素的分子遇臭氧后会被破坏，成为无色物质”可知，臭氧具有较强的氧化性，可做漂白剂，说法正确；
B、化学变化中一定存在物理变化，氧气制得臭氧，有新物质生成，属于化学变化，由氧气制得臭氧的过程中，既有物理变化也有化学变化，说法正确；
C、臭氧是计入空气质量评价的主要污染物，对人类有害，说法错误；
D、臭氧稳定性差，易转化为氧气，高效环保、无污染，说法正确；
故选：C。
17． C 丙可能是催化剂（言之有理即可）
【详解】A、根据质量守恒定律，未测物质乙的质量= (25g+15g+1g+5g)-(11g+1g+22g)=12g，故此选项错误；
B、反应时甲质量减小了14g，是反应物，丁的质量增加了17g是生成物，丙的质量不变，根据质量守恒定律可知乙物质是反应物且参加反应的乙物质是3g，反应表达式为：甲＋乙→丁，故此选项错误；
C、由B分析知甲与乙反应的质量比为14:3，故C正确。
故选C。
D、由B分析可知丙的质量不变，故可能是催化剂（合理即可）。
18． 红磷燃烧，产生大量白烟 引燃红磷、导气 先胀大后缩小 消耗氧气 减小 平衡压强 右 遵守
【详解】（1）将玻璃管下端接触到红磷,并迅速塞紧橡皮塞，可观察到：红磷燃烧，产生大量白烟；
（2）在此实验中，玻璃管可以引燃红磷，同时可以导出气体，平衡压强；
（3）红磷燃烧，放出热量，装置内压强增大，氢气胀大，待冷却至室温后，由于消耗了氧气，装置内压强减小，气球缩小，故气球的变化是：先胀大后缩小；
气球最后冷却至室温后变化的原因是:红磷燃烧消耗了氧气，使瓶内压强减小，在压强差的作用下，气球H现上述变化；
（4）此实验中，气球可以起到平衡压强的作用；
（5）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，二氧化碳散逸到空气中，故左边质量减小，可观察到天平指针指向右边；
该反应有新物质生成，属于化学变化，遵守质量守恒定律。
碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：。
19．(1)太阳
(2)
(3)变小
(4)＜
(5) H
(6) 长颈漏斗 a
(7)
(8)物理
(9)过滤
(10)H2+CO2 H2O+CH4
(11)循环再生过程中生成了CH4，而CH4不参与循环再生过程，消耗了氢元素
【详解】（1）光合作用是二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气，故光合作用是大自然利用太阳能最成功的范例。
（2）绿色植物光合作用的反应为二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成葡萄糖和氧气，反应的化学表达式为：。
（3）在低温条件下加压，使空气变为液态，加压后，微粒间的空隙变小。
（4）在低温条件下加压，使空气变为液态，然后升高温度，氮气首先从液态空气中蒸发出来，说明液氮的沸点＜液氧的沸点。
（5）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应适用于固体加热型，且用排水法收集氧气实验，则需选择A、B、C、E、G、H；该反应的化学表达式为。
（6）用H2O2溶液和MnO2制备氧气，属于固-液不加热反应，发生装置从图选择仪器D、F后，由于F是双孔塞，故还需要增加的仪器是长颈漏斗；氧气的密度大于空气，若利用如图所示空塑料输液袋收集制得的氧气，氧气应从a端进入。
（7）
某品牌家庭制氧机是利用分子筛制氧，空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过，获得高浓度的氧气，根据题意可知氮分子不能通过，氧分子全部通过，通过后的情况如图所示
（8）分子筛制氧的原理是空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过，无新物质生成，属于物理变化。
（9）分子筛制氧的原理类似于化学实验中的过滤，均是将不同颗粒大小的物质分离。
（10）由图可知，反应I为二氧化碳和氢气在催化剂和加热的条件下反应生成甲烷和水，该反应的化学表达式为：H2+CO2 H2O+CH4 。
（11）氧气循环再生过程中，水电解生成H2和O2，再通过呼吸作用产生CO2，CO2和H2在催化剂和加热的条件下生成CH4和H2O，由于循环再生过程中生成了CH4，而CH4不参与循环再生过程，消耗了氢元素，根据质量守恒定律，反应前后元素种类和质量不变，因此要定期补充一定量的水。

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