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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、单选题
1．2026年中国人工智能技术迈向新台阶，尤其是国产DeepSeek被广泛关注和应用。人工智能芯片的主要成分是硅，下图为工业制取高纯硅（Si）的某一步反应微观示意图。下列说法错误的是
A．该反应中氯元素化合价不变
B．化学反应前后原子种类不变
C．参加反应的甲乙物质分子个数比为1:2
D．生成物丙与丁的质量比为28:73
2．科学家利用太阳光和新型催化剂将二氧化碳转化为乙烯，反应的微观示意图如下，下列说法正确的是
A．反应①的化学方程式为
B．反应②中参与反应的甲、乙质量比为1：22
C．该反应中水可以循环利用，不需要额外添加
D．理论上消耗44g二氧化碳同时反应生成48g氧气
3．下列关于化学方程式催化剂的叙述中正确的是
A．该化学方程式表示“在催化剂的条件下，X加等于”
B．参与反应的三种物质的质量比为
C．若完全反应生成，则同时消耗
D．若和的相对分子质量分别为和，则的相对分子质量为
4．化学家利用太阳光在新型催化剂I表面高效分解水后，再利用高效催化剂II将二氧化碳转化为乙烯，其反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是
A．反应I中，反应前后分子总数保持不变
B．整个反应过程中涉及3种氧化物
C．反应II中，参与反应的与生成的分子个数比为1:2
D．反应II中，参加反应的氢气中氢元素质量大于生成的水中氢元素质量
5．镁在氧气中燃烧生成氧化镁，在这个反应中，镁、氧气、氧化镁的质量比是
A．24：32：80 B．48：32：40 C．3：2：5 D．24：32：40
6．一定质量的木炭在氮气和氧气的混合物中充分燃烧后生成CO和CO2。测得混合物中碳元素的质量分数为24%，则得到的混合物中氮气的质量分数可能是
A．10% B．30% C．50% D．60%
7．和完全燃烧均生成二氧化碳和水。现有和的混合气体9.2g完全燃烧，消耗氧气的质量可能是
A． B． C． D．
8．甲醚是一种具有广阔前景的清洁燃料，尤其在重型车辆和船舶领域潜力巨大，如图是甲醚燃烧反应的微观示意图，下列有关说法中，正确的是
A．甲、丙、丁均为氧化物
B．反应前后分子和原子数目均发生改变
C．参加反应的甲和乙的分子个数比为1：3
D．参加反应的乙和生成的丙的质量比为8：11
9．当今环境保护越来越受重视，某化工集团为减少环境污染，提高资源的利用率，将钛厂、氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。其主要生产工艺如图：
【查阅资料】1.凡是有化合价有升高和降低的反应都是氧化还原反应。2.镁在二氧化碳中能燃烧。3.甲醇的化学式为。下列叙述正确的是
A．该流程中只有“电解”、“氯化”涉及氧化还原反应
B．“氯化”时每消耗36g焦炭，则生成190g
C．“合成”反应是化合反应则参加反应的CO与的质量比为1∶2
D．上述流程中“Mg、Ar”可用“Mg、”代替
10．科学家利用太阳光和新型催化剂将CO2转化为乙烯，反应的微观示意图如下图。下列说法错误的是
A．反应①前后原子的种类未发生改变 B．反应②生成的水可以循环利用
C．整个反应过程中涉及到2种氧化物 D．反应②中参与反应的甲、乙质量比为1：22
11．下图是某反应的微观示意图，下列有关该反应的说法不正确的是
A．乙属于单质
B．相对分子质量最小的是NH3
C．生成丙和丁的质量比为14：9
D．氧元素的化合价在反应前后发生了变化
12．资源化利用是实现“碳中和”的重要途径，光催化转化为的反应的微观示意图如下，下列说法不正确的是
A．该反应涉及1种单质、3种化合物
B．丙、丁两种分子中都各含有10个电子
C．参加反应的甲、乙质量之和等于生成的丙、丁质量之和
D．反应中乙和丙变化的质量比为
二、填空题
13．在反应中，适量的A和16 g的B恰好完全反应生成18 g C和50 g D．若B的相对分子质量为32，则A的相对分子质量为___________。
14．高锰酸钾具有强氧化性，广泛应用于化工、医药、金属冶炼等领域。工业上以高纯度的二氧化锰为原料制备高锰酸钾的主要流程如图所示：
(1)操作1的名称是_____，实验室进行该操作时，除要用到玻璃棒、烧杯外，还需要的玻璃仪器是_____。
(2)将氢氧化钾和二氧化锰研磨成粉的目的是：_____。
(3)①已知氢氧化钾、二氧化锰和氧气在高温条件下反应生成锰酸钾和一种常见液态氧化物，据此写出该反应化学方程式：_____。
②当二氧化碳过量时，锰酸钾与二氧化碳、水还可发生反应：_____________________
(4)除水外该工艺流程中共出现_____种氧化物，可循环使用的是：_____。
(5)干燥时温度不宜过高的原因是_____。（用化学方程式表示）
(6)经上述流程，理论上净消耗（投入减去产出）二氧化锰中锰元素质量等于生成的高锰酸钾中锰元素质量。则该流程理论上可生成高锰酸钾_____吨。
15．甲醛（CH2O）用途广泛，35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林，常用于制作动物标本、种子消毒等。各种黏合剂涂料和合成纺织品的使用会产生一定量的甲醛，对空气造成轻微的污染。最新研究中，活性炭﹣纳米级TiO2光催化剂催化甲醛转化的微观示意图如图1所示。活性炭与纳米级TiO2的比例不同（全碳、2：1、1：1.5、1：2）时，甲醛去除效果差异如图2所示。
(1)根据上述材料，请列举一条甲醛的用途__________ 。
(2)如图1所示反应的化学方程式为_____ ；TiO2中钛元素的化合价为_____ 。
(3)若除去0.6g甲醛需要消耗O2的质量为_____ g。
(4)从图2可知，活性炭﹣纳米级TiO2光催化剂去除甲醛效果最佳的比例为_______ ，依据是_____ 。
16．2025年中国人工智能技术迈向新台阶，尤其是国产DeepSeek被广泛关注和应用。人工智能芯片的主要成分是硅，如图为工业制取高纯硅（Si）的某一步反应微观示意图。下列说法正确的是_______
A．化学反应中分子可以再分
B．该反应类型为分解反应
C．生成物丙与丁的质量比为
D．参加反应的甲、乙物质分子个数比为____
三、实验题
17．如图是实验室制取氧气实验装置图，请回答问题：
(1)装置A中仪器a的末端必须浸在液面下，原因是______；用该装置制取氧气的化学方程式为______。
(2)若用高锰酸钾制氧气发现水槽中的水变成了紫红色，你认为产生该现象的原因可能是______；该反应的化学方程式为______。
(3)若用装置D收集氧气，写出检验该气体收集满的方法______；用E装置收集氧气，如果制得的氧气不纯，可能的原因是______(答出一种即可)；若用图F所示正放的收集装置，则氧气应从______(填“b”或“c”)端通入。
(4)工业上利用煅烧石灰石(CaCO3)的方法生产生石灰(CaO)，同时得到产物二氧化碳。若煅烧1500t含杂质10%的石灰石，能生产生石灰多少吨？
四、综合应用题
18．乙烯()是重要的化工原料。我国科学家根据植物光合作用原理，研制出类叶绿素结构的“串联催化体系”可以在太阳光和催化剂作用下分解水，再联合制如图1所示。
(1)图1中反应1的化学方程式为___________，该反应将光能转化为___________能。
(2)乙烯()中碳、氢元素的质量比为___________。
(3)图2为元素周期表中的部分信息，请写出一条你从该图中获取的信息___________。
(4)若反应1中生成的36 g ，参与到反应2：，则生成的质量为多少？(写出计算过程)。
(5)科学家们在设计反应器时，将反应器做成像树叶一般的扁平式结构，请结合图3，分析这种设计的目的是___________。
《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 C D C B D C B D
题号 11 12
答案 D
1．D
【详解】A、反应前中氯元素的化合价为-1价，反应后中氯元素的化合价也为-1价，氯元素化合价不变，说法正确；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类不变，说法正确；
C、由微观图示可知，参加反应的甲、乙物质分子个数比为1：2，说法正确；
D、生成物丙（）与丁（）的质量比为28：[4×（1+35.5）]=28：146=14：73，不是28：73，说法错误。
2．D
【详解】A、由微观示意图可知，反应①中水在太阳光和催化剂Ⅰ作用下分解生成氢气和氧气，化学方程式为，该选项错误；
B、由微观示意图可知，反应②是氢气与二氧化碳在催化剂作用下生成乙烯和水，化学方程式为，甲是氢气，乙是二氧化碳，则参与反应的甲、乙的质量比为(2×6):(44×2)=3:22，该选项错误；
C、由反应①和反应②可得总反应的化学方程式为，由于反应物中有水，则会消耗水，故需要额外添加水，该选项错误；
D、由总反应的化学方程式可知，每88份质量的二氧化碳反应，可生成96份质量的氧气，所以理论上消耗44g二氧化碳同时反应生成48g氧气，该选项正确；
故选D。
3．C
【详解】A、该化学方程式表示“在催化剂的条件下，X与Y反应生成Z”，A选项错误；
B、参与反应的X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为1∶2∶3，不能确定X、Y、Z的质量比是否为1∶2∶3，B选项错误；
C、根据质量守恒定律，参与反应的物质的总质量等于反应后生成的物质的总质量，若a gX完全反应生成b gZ，则同时消耗(b-a)gY，C选项正确；
D、根据化学方程式，若X和Y的相对分子质量分别为m和n，则Z的相对分子质量为，D选项错误。
故选：C。
4．D
【详解】A、反应Ⅰ中的化学方程式为，反应前有2个分子，反应后有3个分子，分子的数量发生改变，该选项不符合题意。
B、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物。反应中一共涉及水、二氧化碳两种氧化物，该选项不符合题意。
C、反应Ⅱ的化学方程式为：，其中二氧化碳和的分子个数比为2：1，该选项不符合题意。
D、由化学方程式可知，反应前只有氢气中有氢元素，反应后水和中都有氢元素，根据反应前后元素的质量不变，可知参加反应的氢气中氢元素质量大于生成的水中氢元素质量，该选项符合题意。
故选D。
5．C
【详解】镁在氧气中燃烧生成氧化镁的化学方程式为2Mg+O22MgO，该反应中镁、氧气、氧化镁的质量比=（24×2）：（16×2）：（24+16）×2=3∶2∶5。
综上所述：选择C。
6．B
【详解】假设得到的混合物质量为100g，则碳元素质量为24g，如果碳氧化合物全部为一氧化碳则一氧化碳质量为，那么氮气质量分数为；如果碳氧化合物全部为二氧化碳则二氧化碳质量为，那么氮气质量分数为；故得到的混合物中氮气的质量分数在44%和12%之间，可能是30%。
故选B。
7．D
【详解】设9.2g完全燃烧消耗氧气的质量为x，
x=36.8g，
设9.2g完全燃烧消耗氧气的质量为y，
y=19.2g，
所以消耗氧气的质量最小为19.2g，最大为36.8g。
故选D。
8．C
【分析】由反应的微观示意图可知，甲醚在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为C2H6O+3O22CO2+3H2O。
【详解】A、氧化物是由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素，则丙（CO2）、丁（H2O）属于氧化物，而甲（C2H6O）是由碳、氢、氧三种元素组成，不属于氧化物，错误；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和数目不变；由反应的化学方程式可知，每1个甲醚分子与3个氧分子完全反应，生成2个二氧化碳分子和3个水分子，反应后分子数目增加，错误；
C、由反应的化学方程式可知，参加反应的甲和乙的分子个数比为1：3，正确；
D、由反应的化学方程式可知，参加反应的乙（O2）和生成的丙（CO2）的质量比为(3×16×2):(2×44)=12:11，错误。
故选C。
9．B
【详解】A、根据流程可知，一定条件下四氯化钛和镁反应生成氯化镁和钛；该反应中，参加反应四氯化钛中氯元素为-1价，根据化合物中元素化合价代数和为零，则钛元素化合价为+4价，生成物钛中的钛元素化合价为零，即钛元素化合降低；参加反应镁中元素化合价为零，生成的氯化镁中氯元素为-1价，根据化合物中元素化合价代数和为零，则镁元素化合价为+2价，即镁元素化合价升高，该反应中是化合价有升高和降低的反应，也是氧化还原反应，错误；
B、“氯化”时反应发生的反应是2FeTiO3+6C+7Cl2 2TiCl4+2FeCl3+6CO，则化学方程式及其质量关系：
由以上质量关系可知，每消耗36g焦炭，则生成190gTiCl4，正确；
C、“合成”反应是化合反应，反应的化学方程式及其质量关系：，则参加反应的CO与H2的质量比为：28：4=7：1，错误；
D、上述流程中“Mg、Ar”不能用“Mg、CO2”代替，是因为镁在二氧化碳中能燃烧，该错误。
故选B。
10．D
【详解】A、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目都不变，反应①前后原子的种类未发生改变，选项说法正确，不符合题意；
B、由微观示意图可知，反应②生成的水又作为反应①的反应物参与反应，所以反应②生成的水可以循环利用，选项说法正确，不符合题意；
C、氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物，整个反应过程涉及的物质为水、氧气、氢气、二氧化碳、乙烯，水是由H、O元素组成的化合物，属于氧化物，氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质；氢气是由氢元素组成的纯净物，属于单质；二氧化碳是由C、O元素组成的化合物，属于氧化物，乙烯是由C、H元素组成的化合物，不属于氧化物，故涉及两种氧化物，选项说法正确，不符合题意；
D、由微观示意图可知，反应②为2CO2+6H2C2H4+4H2O，甲为H2，乙为CO2。参与反应的甲、乙质量比为(6×2):(2×44)=3:44，而不是1:22，选项说法错误，符合题意。
故选D。
11．
【详解】A、乙是由同种原子构成的分子，为氧气分子，属于单质，该选项说法正确。
B、相对分子质量是化学式中各个原子的相对原子质量的总和。NH3的相对分子质量=14 + 1×3 = 17。 O2的相对分子质量=16×2 = 32；N2的相对分子质量=14×2 = 28；H2O的相对分子质量=16 + 1×2 = 18， 则NH3相对分子质量最小，该选项说法正确 。
C、由微观示意图得出反应化学方程式为，丙为N2，丁为H2O。 生成的N2和H2O质量比为=，不是14:9，该选项说法错误。
D、 在化合物中各元素正负化合价代数和为零。在氧气中，氧元素显0价，在H2O中，氧元素显-2价。则氧元素的化合价在反应前后发生了变化，该选项说法正确。
故选C。
12．D
【分析】由图可知，该反应为二氧化碳和氢气在光和催化剂的作用下反应生成甲烷和水，该反应的化学方程式为：。
【详解】A、该反应中，二氧化碳是由C、O元素组成的纯净物，属于化合物；氢气是由氢元素组成的纯净物，属于单质；甲烷是由C、H元素组成的纯净物，属于化合物；水是由H、O元素组成的纯净物，属于化合物，共涉及1种单质和3种化合物，不符合题意；
B、在原子中，质子数=核外电子数，丙是，其分子中含有个电子；丁是，其分子中含有个电子，不符合题意；
C、化学反应遵循质量守恒定律，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，则参加反应的甲、乙质量之和等于生成的丙、丁质量之和，不符合题意；
D、由反应的化学方程式可知，反应中乙和丙变化的质量比为，符合题意。
故选D。
13．52
【详解】根据质量守恒定律，参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和，即：
已知，，，则，
设A的相对分子质量为x，化学方程式为，
根据化学方程式中 “相对分子质量 × 化学计量数之比 = 实际质量之比”，则有：
解得
答：A的相对分子质量为52。
故填：52。
14．(1) 过滤 漏斗
(2)增大接触面积，加快反应速率
(3) 4 2 2 4
(4) 3 二氧化锰
(5)
(6)316
【详解】（1）由图可知，操作1将难溶性的二氧化锰固体与溶液进行了分离，是分离难溶性固体与液体的操作，为过滤，过滤操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒；
（2）将氢氧化钾和二氧化锰研磨成粉再混合均匀的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率；
（3）① 氢氧化钾、二氧化锰和氧气在高温条件下反应生成锰酸钾和一种常见液态氧化物，即水，故反应的化学方程式为：；
②根据化学反应前后原子的种类、数目不变，将化学方程式配平，可得；
（4）由流程图可知，该工艺流程中共出现二氧化锰、二氧化碳和水三种氧化物；由流程图可知，流程中既有二氧化锰参加反应，后又生成二氧化锰，所以流程中可循环使用的是二氧化锰；
（5）高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，所以干燥时温度不宜过高，避免高锰酸钾分解，故反应的化学方程式为：；
（6）参加反应的二氧化锰的质量=261t 87t=174t，参加反应的二氧化锰中，锰元素的质量=174t××100%=110t，生成的高锰酸钾的质量=110t÷（×100%）=316t。
15．(1)制作动物标本（合理即可）
(2) CH2O+O2CO2+H2O +4
(3)0.64
(4) 1:1.5 1:1.5甲醛下降速度较快，且最终甲醛浓度更低
【详解】（1）甲醛（CH2O）用途广泛，35%～40%的甲醛水溶液俗称福尔马林，常用于制作动物标本、种子消毒等；故填：制作动物标本（答案不唯一）；
（2）由微观反应示意图可知，甲醛与氧气在催化剂的作用下反应生成二氧化碳和水，化学方程式为CH2O+O2CO2+H2O；
TiO2中，氧元素显-2价，设钛元素的化合价为a，由化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，可知：；
故填：CH2O+O2CO2+H2O；+4；
（3）设除去0.6g甲醛需要消耗O2的质量为x，则：
x＝0.64g
即需要消耗O2的质量为0.64g，故填：0.64；
（4）甲醛浓度越低，吸收效果越好。下降速度越快，吸收越迅速。全碳最低甲醛浓度较低，达到最低时间较短，但6小时后不吸收甲醛，甲醛浓度升高。1:2、1:1.5比例甲醛浓度持续下降，且最终都能到达较低的甲醛浓度，这两种比例比较，1：1.5甲醛下降速度较快，且最终甲醛浓度更低，所以活性炭粉与纳米级TiO2光触媒去除甲醛效果最佳的比例为1:1.5，故填：1:1.5；1:1.5甲醛下降速度较快，且最终甲醛浓度更低。
16． A 1:2
【分析】由图可知，该反应为SiCl4和氢气在一定条件下反应生成硅和氯化氢，该反应的化学方程式为：SiCl4+2H2Si+4HCl。
【详解】A、从微观示意图可以看出，反应前的分子在反应过程中发生了变化，重新组合成新的分子，所以化学反应中分子可以再分，正确。
B、分解反应是一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。该反应中是两种物质（甲和乙）反应生成两种物质（丙和丁），不符合分解反应的特征，不属于分解反应，错误。
C、根据分析可知，丙是Si，丁是HCl，它们的质量比=(28×1):(36.5×4)=28:146=14:73，错误。
D、根据化学方程式可知，参加反应的甲（SiCl4）、乙（H2）物质分子个数比为1:2。
故选A，补充：1:2。
17．(1) 防止产生的气体从长颈漏斗下端管口逸出 2H2O22H2O +O2↑
(2) 试管口没有放一团棉花 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(3) 把带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃，则集满 收集前集气瓶中没有装满水或没有等到气泡均匀连续冒出就开始收集等 b
(4)设能生产生石灰的质量为x。
=
x=756t
答：若煅烧1500t含杂质10%的石灰石，能生产生石灰756t。
【详解】（1）为了防止产生的气体从长颈漏斗下端管口逸出，装置A中仪器a的末端必须浸在液面下；该装置属于固、液常温型，适合用作过氧化氢制取氧气的发生装置，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
（2）为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，并进入水槽中，使水槽中的水变红，试管口要放一团棉花，用高锰酸钾制氧气发现水槽中的水变成了紫红色，你认为产生该现象的原因可能试管口未放一团棉花，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：；
（3）氧气的密度比空气大，具有助燃性，若用装置D收集氧气，检验该气体收集满的方法是：把带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃，则集满；用E装置收集氧气，如果制得的氧气不纯，可能的原因是：收集前集气瓶中没有装满水、没有等到气泡均匀连续冒出就开始收集等；若用图F所示正放的收集装置，则氧气应长进短出，从b端通入；
（4）见答案。
18．(1) 化学
(2)
(3)原子序数(核电荷数、核外电子数)为6，相对原子质量为12.01（有点即可）
(4)解：设最终生成的质量为x。
答：最终生成的质量为84 g。
(5)增大光照面积
【详解】（1）图1中反应1中，水在太阳光和催化剂的作用下，分解生成氢气和氧气，据此可以写出化学方程式：，该反应将光能转化为化学能。
（2）乙烯()中碳、氢元素的质量比为：。
（3）根据元素周期表中，元素名称正下方是相对原子质量，左上角是原子序数，右上角是元素的符号，原子中，原子序数=质子数=核外电子数，故可以获取的信息是：原子序数(核电荷数、核外电子数)为6，相对原子质量为12.01。
（4）已知氢气的质量是36g，根据化学方程式中乙烯和氢气的质量比关系，可计算出生成的乙烯的质量，详细计算过程可以参考答案。
（5）将反应器做成像树叶一般的扁平式结构，可以增大光照面积，加快其反应速率，使其充分反应。
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