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5.1化学反应中的质量守恒
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．同学们设计的下列实验方案(夹持装置已略去)，能达到目的的是
目的 A．检验气体是否为氧气 B．探究不同催化剂的催化效果 C．验证质量守恒定律 D．测定空气中的氧气含量
方案
A．A B．B C．C D．D
2．在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应，认识正确的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 20 3 2 20
反应后质量/g x 28 2 0
A．该反应的基本化学反应类型为分解反应 B．反应后甲物质的质量值x=10
C．此反应中乙物质和丁物质的质量比为5：4 D．物质丙一定是反应的催化剂
3．下列说法错误的是
A．在原子中，质子数与中子数相等
B．水变成水蒸气，说明分子之间存在间隔
C．墙内开花墙外香，说明分子是不断运动的
D．在化学反应中，反应前后元素种类不变
4．如图是汽车尾气中有毒气体转变为无毒气体的微观示意图。下列说法不正确的是
A．反应物都是氧化物 B．反应前后原子的种类、数目均无变化
C．反应后生成三种新物质 D．参加反应的两种分子的个数比为
5．工业上用甲烷（）和制取合成气时会产生积碳，反应原理如下图。下列说法错误的是
A．Ni基双金属催化剂可重复使用
B．反应前后元素的化合价均改变
C．反应前后原子种类不变
D．合成气的主要成分是和CO
6．下列有关水的合成与分解的实验的说法，不正确的是
A．图1烧杯内壁有水雾出现
B．图2连接正负两极的玻璃管汇集的气体体积之比为
C．管中气体能使燃着的木条燃烧的更旺
D．两个实验均可证明水是由氢元素和氧元素组成
7．由下列实验及现象可出相应结论的是
选项 实验 现象 结论
A 检验氢气的纯度 点燃氢气时发出尖锐爆鸣声 氢气较纯
B 将燃着的木条分别伸入集气瓶中 在二氧化碳中燃着木条熄灭在氧气中燃着木条燃烧更旺 二氧化碳不支持木条燃烧，纯氧支持木条燃烧
C 氧气的性质 铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 加热时铁丝在氧气中迅速反应生成氧化铁
D 在蜡烛火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯 烧杯内壁有无色液滴产生 蜡烛燃烧生成二氧化碳和水
A．A B．B C．C D．D
8．如图为两种气体发生反应的微观示意图，其中相同的球代表同一种原子。下列说法中，正确的是
A．该反应的反应物和生成物分子不可分 B．该反应的生成物属于混合物
C．该反应前后的原子种类没有发生变化 D．该反应既不是化合反应也不是分解反应
9．天然气的主要成分是甲烷(CH4)。当氧气不足时，甲烷燃烧会生成物CO、CO2和H2O，若一定质量的甲烷燃烧生成CO和CO2的混合气体总质量为100g，其中该混合气体碳元素占36%，则同时生成的H2O质量为
A．36 g B．48 g C．54 g D．108g
10．如图所示反应有利于减少碳排放。下列说法正确的是
A．该反应属于化合反应
B．“”的相对分子质量为33
C．参加反应的“”和“”的个数比为4：1
D．该反应前后原子种类不变，分子数目减少
11．下列说法中正确的是
A．44g干冰（固态二氧化碳）升华后变成44g二氧化碳气体，符合质量守恒定律
B．煤燃烧后剩余的煤渣减轻，因此不符合质量守恒定律
C．2g硫在1g氧气中完全燃烧生成3g二氧化硫
D．高锰酸钾分解后固体质量变小，符合质量守恒定律
12．某种蛇孢菌素(C26H38O4)具有抗癌作用。下列关于该蛇孢菌素的说法正确的是
A．每个分子中含有68个原子 B．氢元素质量分数最大
C．分子中含有4个氧原子 D．在氧气中燃烧可能生成NO2
二、填空题
13．小明利用如图所示的装置探究水的组成。
(1)通电一段时间后，甲管与乙管所收集到的气体体积之比约为________。
(2)该实验的化学反应的文字表达式为________。根据化学反应前后元素的种类不变的原理，小明得出了关于水的组成的结论是________。
(3)用上述方法探究石蜡的组成：点燃蜡烛，并在上方罩一干冷的烧杯，发现烧杯内壁产生无色小液滴，说明石蜡的燃烧产物中有________，迅速倒转小烧杯，向其中加入适量澄清石灰水，发现石灰水变浑浊，说明生成了________，由此可推测石蜡的组成中一定含有______元素，可能含有_______元素。
(4)小明利用自制的简易净水器处理闽江水样(如图)。下列对水样处理过程分析错误的是______。
A．能除去水样中的颜色和异味 B．能除去水样中难溶性杂质
C．该过程能将水样转化为软水 D．该过程中发生的是物理变化
14．氧气能与很多物质发生反应，小明同学进行了如图所示整理(部分反应条件已略去)。
(1)写出下列各物质的名称：X_________，黑色固体Y_________，Z_________。
(2)描述反应①的实验现象___________。
(3)若反应②是化合反应，请写出其文字表达式___________。
(4)在实验室进行反应③的实验时，需要注意___________(写出一项)。
15．2024年11月4日，在太空遨游192天的神舟十八号载人飞船成功返回。氧气和水是保障航天员生命的重要物质，如图是我国航天员在天和核心舱生活的水循环和氧再生系统。回答下列问题。
(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。
(2)航天员呼出的气体中除了二氧化碳和水蒸气以外，还有比较多的_______。
(3)空间站为了航天员的生存，需要不断处理二氧化碳。该系统中利用“萨巴蒂尔反应器”在一定条件下清除二氧化碳，如图中反应①所示，反应的符号表达式为_______。
(4)小刚认为核心舱生活的水不需要再补充，你是否同意？请结合质量守恒定律说明理由：_______。
16．定律是对自然现象或关系的描述，通常可以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：
(1)玻意耳实验中，金属灰增加的质量等于_____。
(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，取决于试剂的选择
C．定量方法是科学研究的重要方法
受上述研究启发，小丽对相关实验进行了深入探究。
(3)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。请你设计一个能说服小丽的简明实验思路____________________。
17．在一定条件下，甲和乙能发生反应生成丙和丁，其反应的微观示意图如下,据图判断以下信息正确的是( )
A．图中“？”代表丙，其微观示意图为
B．反应前后分子总数不变
C．反应前后各元素化合价均改变
D．参加反应的甲和乙的微粒个数比是______
三、实验题
18．为了更好形成化学反应中的各物质间存在质量关系的化学观念，理解、掌握质量守恒定律是学好化学的基础。请完成下列内容：
(1)某同学按上图所示装置对质量守恒定律进行实验探究，观察到反应前后天平不平衡，请你用质量守恒定律解释其原因___________；
(2)若用该实验验证质量守恒定律，则装置应如何改进：___________。
(3)由质量守恒定律可知，在化学反应前后，一定不变的是___________（填序号），一定改变的是______。
①分子种类②原子种类③分子数目④原子数目⑤物质种类⑥元素种类
四、综合应用题
19．阅读下列材料并回答问题。
人们对水的认识经历了相当长的时间。18世纪，普里斯特利用锌和稀硫酸制得“可燃空气”，将其与空气混合点燃，容器内壁上出现了水雾。
(1)该“可燃空气”是___________。1781年，卡文迪什用纯氧代替空气进行实验，证明生成的液体确实是水。他用纯氧代替空气的原因是___________。
(2)1783年，拉瓦锡将水蒸气通过灼热的铁管，收集到一种可燃性气体，同时水的质量减少，铁管的内壁有黑色固体四氧化三铁生成。至此，水不是元素，“水是由___________两种元素组成”的观点得到了公认。科学家利用“合成”“分解”思想证明了水的组成。
(3)下列实验主要利用“合成”思想的是___________。
A．氢气在氧气中燃烧
B．拉瓦锡铁管实验
C．水的通电分解
(4)请补充水分解生成氢气和氧气，分子分解、原子重组的过程___________。
《5.1化学反应中的质量守恒》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C A C B B B C D D
题号 11 12
答案 D A
1．C
【详解】A、检验该气体是否为氧气，应将带火星的小木条伸入集气瓶内，观察木条是否复燃，故选项不符合题意；
B、该实验中，过氧化氢溶液的浓度和催化剂的种类均不相同，变量不唯一，无法探究不同催化剂的催化效果，故选项不符合题意；
C、白磷燃烧产生五氧化二磷，该装置密封，反应前后装置内物质总质量不变，可用于验证质量守恒定律，故选项符合题意；
D、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强变化不大，无法探究空气中氧气的含量，故选项不符合题意；
故选：C。
2．C
【分析】根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，所以20g+3g+2g+20g=x+28g+2g+0g，因此x=15g；甲、丁质量都减少，是反应物；乙增加，是生成物；丙质量不变，可能是催化剂或杂质；
【详解】A、反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应，故选项说法错误；
B、由分析可知，反应后物质甲的质量为：x=15g，故选项说法错误；
C、反应中乙、丁的质量比为：(28g-3g)：(20g-0g)=5：4，故选项说法正确；
D、物质丙的质量在反应前后不变，可能是该反应的催化剂，也可能未参加反应，故选项说法错误；
故选：C。
3．A
【详解】A、在原子中，质子数与中子数不一定相等，例如钠原子，质子数为11，中子数为12，故A不正确；
B、气体分子间隔大于液体，水变成水蒸气，水分子间隔变大，说明分子之间存在间隔，故B正确；
C、墙内开花墙外香，是花香分子运动到鼻孔被闻到，说明分子是不断运动的，故C正确；
D、根据质量守恒定律，在化学反应中，反应前后元素种类不变，故D正确。
故选A。
4．C
【详解】A、氧化物是由两种元素组成的含有氧元素的化合物，根据图像，反应物是CO、NO，二者都属于氧化物，A选项正确；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和个数不变，B选项正确；
C、根据图像，反应后生成的物质是CO2、N2，共两种，C选项错误；
D、根据微观示意图，该反应是CO、NO在催化剂作用下反应生成CO2、N2，则化学方程式为：，参与反应的两种分子的个数比为，D选项正确。
故选：C。
5．B
【详解】A、化学反应前后催化剂的质量和化学性质不变，故Ni基双金属催化剂可重复使用，不符合题意；
B、由图可知，甲烷反应生成碳和氢气，甲烷中氢元素显+1价，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得碳元素显-4价，碳单质中碳元素化合价为0，氢气中氢元素化合价为0，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，二氧化碳中碳元素显+4价，氧元素显-2价，碳单质中碳元素化合价为0，一氧化碳中碳元素显+2价，氧元素显-2价，故氧元素的化合价不变，符合题意；
C、该反应有新物质生成，属于化学变化，根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，不符合题意；
D、由图可知，合成气的主要成分是氢气和一氧化碳，不符合题意。
故选B。
6．B
【详解】A、氢气燃烧生成水，干冷烧杯内壁有水雾出现，故A不符合题意；
B、在电解水实验中，“正氧负氢，氢二氧一”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故正极和负极产生的气体的体积比为1:2，故B符合题意；
C、a管与电源的正极相连，则a中生成的气体是氧气，氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧的更旺，故C不符合题意；
D、电解水生成氢气和氧气，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，则两个实验均可得出水是由氢元素和氧元素组成，故D不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】A、检验氢气纯度的方法：用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，氢气的密度比空气的小，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到听到很小的响声，才表明氢气已经纯净，故选项错误；
B、在二氧化碳中燃着木条熄灭；在氧气中燃着木条燃烧更旺，说明二氧化碳不支持木条燃烧，纯氧支持木条燃烧，故选项正确；
C、图中实验，铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，燃烧时铁丝在氧气中迅速反应生成四氧化三铁，故选项错误；
D、在酒精灯火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾，说明生成了水，故选项错误；
故选：B。
8．C
【详解】A、在化学反应中，分子可以再分，原子不可再分。该反应是化学变化，反应物和生成物的分子在反应过程中会发生破裂，重新组合成新的分子，错误；
B、由微观示意图可知，该反应的生成物是由同种分子构成的，属于纯净物，而不是混合物，错误；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目都不变。从微观示意图可以直观地看出，反应前后原子的种类没有发生变化，正确；
D、化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应，该反应是两种单质反应生成一种化合物，符合化合反应的特征，属于化合反应，而不是既不是化合反应也不是分解反应，错误。
故选C。
9．D
【详解】1、CO和CO2混合气体总质量为100 g，碳元素质量分数为36%，因此碳元素质量为：
2、甲烷（CH4）的分子量为12（C） + 4 × 1（H） = 16
碳元素在甲烷中的质量分数为：
甲烷质量为 ：
3、甲烷中氢元素的质量分数为：
氢元素质量为：
氢元素全部转化为水（H2O），水中氢元素的质量分数为：
生成水的质量为：
故选 D。
10．D
【分析】根据图示，氢气和二氧化碳在催化剂作用下反应生成甲醇和水，化学方程式为。
【详解】A、该反应是氢气和二氧化碳在催化剂作用下反应生成甲醇和水，生成物是两种，不属于化合反应，故A说法错误；
B、“”化学式表示为CH3OH，相对分子质量为12+1×4+16=32，故B说法错误；
C、由化学方程式可知，参加反应的“”和“”的个数比为3：1，故C说法错误；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类不变，根据化学方程式可知，该反应前后分子数目减少，故D说法正确；
故选D。
11．D
【详解】A、质量守恒定律适用于化学变化，44g干冰（固态二氧化碳）升华后变成44g二氧化碳气体，没有发生化学反应，所以不能说符合质量守恒定律，故选项说法错误；
B、煤燃烧后产生大量的气体(二氧化碳、水蒸气)，所以质量损失，在整个燃烧过程中质量是守恒的，故选项说法错误；
C、硫和氧气点燃条件下反应生成二氧化硫，根据化学方程式可知，参加反应的硫、氧气、生成二氧化硫的质量比=32：32：64=1：1：2。所以1g的硫粉和1g的氧气完全燃烧能产生2g的二氧化硫，故选项说法错误；
D、高锰酸钾受热分解后，剩余固体为锰酸钾和二氧化锰，由于氧气的逸出，导致剩余固体的质量比反应物的质量小，符合质量守恒定律，故选项说法正确；
故选：D。
12．A
【详解】A、由化学式可知，每个蛇孢菌素分子中含26个碳原子、38个氢原子、4个氧原子共68个原子，符合题意；
B、蛇孢菌素中C、H、O元素的质量比为：，故碳元素的质量分数最大，不符合题意；
C、由化学式可知，每个蛇孢菌素分子中含有4个氧原子，不符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，蛇孢菌素中不含氮元素，蛇孢菌素在氧气中燃烧不可能生成二氧化氮，不符合题意。
故选A。
13．(1)2：1
(2) 水是由氢、氧元素组成
(3) 水/H2O 二氧化碳/CO2 碳、氢/C、H 氧/O
(4)C
【详解】（1）水通电生成氢气和氧气，乙管和电源正极相连，生成氧气，甲管和电源负极相连，生成氢气，氢气和氧气的体积比为2：1，所以甲管与乙管所收集到的气体体积之比约为2：1。
（2）水通电生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：；
氢气是由氢元素组成，氧气是由氧元素组成，根据反应前后元素种类不变，则水是由氢、氧元素组成。
（3）烧杯内壁有小液滴，说明蜡烛燃烧生成水；
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则说明蜡烛燃烧生成二氧化碳；
根据反应前后元素种类不变，水和二氧化碳中含有碳、氢、氧元素，而氧气中含有氧元素，则蜡烛中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。
（4）A、活性炭能吸附水中的色素和异味，该选项分析正确；
B、过滤能除去水中难溶性杂质，该选项分析正确；
C、该过程不能除去水中的可溶性钙、镁化合物，则不能将水样转化为软水，该选项分析错误；
D、净水过程中，没有新物质生成，属于物理变化，该选项分析正确。
故选C。
14．(1) 二氧化硫 木炭/石墨 四氧化三铁
(2)产生明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
(3)
(4)集气瓶底预留少量水或细沙（合理即可）
【详解】（1）①是氧气与硫在点燃条件下反应生成二氧化硫，则X是二氧化硫；
②是Y与氧气反应生成二氧化碳，氧气只含氧元素，二氧化碳含有碳元素、氧元素，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素种类不变，则Y一定含有碳元素，常见的含有碳元素的黑色固体是木炭或石墨；
③③是氧气与铁在点燃条件下反应生成四氧化三铁，则Z是四氧化三铁。
（2）①是氧气与硫在点燃条件下反应生成二氧化硫，现象是：产生明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体。
（3）根据（1）的分析，Y一定含有碳元素且Y是黑色固体，若反应②是化合反应，化合反应由两种或两种以上物质反应生成一种物质，则Y是碳单质，反应②是碳单质与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳，文字表达式为：。
（4）③是铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，需要注意的事项有：集气瓶底预留少量水或细沙；铁丝需先打磨光亮；待火柴快燃尽时再伸入集气瓶等。
15．(1)4/四
(2)氮气/N2
(3)
(4)不同意，在反应中元素的种类和质量都不变，但最后CH4被排出仓外，整个过程中氢元素不断损耗，所以需要再补充水
【详解】（1）由图可知，航天员呼吸生成水，将航天员的尿液净化得到水，氢燃料电池得到水，二氧化碳和氢气在一定条件下生成水和甲烷，故目前空间站通过物质循环获得水的途径共有4条；
（2）空气中氮气约占空气体积的78%，氮气不参与呼吸，航天员呼出的气体中除了二氧化碳和水蒸气以外，还有比较多的氮气；
（3）①为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲烷和水，符号表达式为；
（4）小刚认为核心舱生活的水不需要再补充，不同意该说法，根据质量守恒定律，化学反应中元素的种类和质量都不变，但最后CH4被排出仓外，整个过程中氢元素不断损耗，所以需要再补充水。
16．(1)参加反应的氧气质量
(2)AC
(3)在密闭装置中完成蜡烛燃烧，并测量蜡烛燃烧前后整个装置的质量，比较两者的质量大小
【详解】（1）玻义耳实验中，汞与氧气反应生成氧化汞，则金属灰增加的质量是参加反应的氧气质量，故填：参加反应的氧气质量；
（2）质量守恒定律的发现过程，带给我们的启示有要善于总结前人的成果和经验、定量方法是科学研究的重要方法，故选AC；
（3）在密闭装置中完成蜡烛燃烧，并测量蜡烛燃烧前后整个装置的质量，比较两者的质量大小，来进一步说服小丽，故填：在密闭装置中完成蜡烛燃烧，并测量蜡烛燃烧前后整个装置的质量，比较两者的质量大小。
17． A
【分析】微观示意图中，甲为,乙为,丁为，由反应前后分子变化的微观示意图得出，该反应是4个甲分子和3个乙分子反应生成2个丁分子和6个“？”分子。
【详解】A、反应前有4个分子、6个分子；反应后有2个分子、3个分子，由于化学反应前后原子和种类、数目均不变，生成物中还剩余12个原子和6个原子，所以反应后“？”处应是，对应微观示意图为“ ”（1个氧原子连2个氢原子），A选项正确。
B、该反应的化学方程式为,反应前有7个分子，反应后有8个分子。反应前后分子总数发生改变，B选项错误。
C、反应中，O元素在（单质，化合价为0）与（化合物，化合价为-2）间转化，N元素在（N化合价为-3）与（单质，N化合价为0）间转化；但H元素始终在、中，化合价均为+1，未改变，并非 “各元素化合价均改变”，C选项错误。
D、反应的化学方程式为,可知参加反应的甲和乙的微粒个数比=。
故选A。第②空填。
18．(1)根据质量守恒定律，参加反应的的质量等于反应后生成的和的质量之和，该实验未在密闭容器中进行，逸散到空气中，所以反应前后天平不平衡
(2)使反应在密闭装置中进行
(3) ②④⑥ ①⑤
【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，由于氧气是气体会逸散到空气中，所以反应后物质的总质量减少，即反应前后天平不平衡，用质量守恒定律解释其原因是：根据质量守恒定律，参加反应的的质量等于反应后生成的和的质量之和，该实验未在密闭容器中进行，逸散到空气中，所以反应前后天平不平衡；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，有气体生成，故用该实验验证质量守恒定律需要使反应在密闭装置中进行；
（3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、原子数目、元素种类不变，分子种类、物质种类一定改变，分子数目可能改变，故填：②④⑥；①⑤。
19．(1) 氢气（或） 防止空气中的水蒸气干扰实验合理即可
(2)氢、氧
(3)A
(4)
【详解】（1）锌和稀硫酸反应生成的 “可燃空气” 是氢气（，氢气具有可燃性）；
由于该实验是想证明生成的液体确实是水，而空气中存在水蒸气，所以卡文迪许用纯氧代替空气的原因是：防止空气中的水蒸气干扰实验、或防止空气中的其它成分干扰实验、或空气中有水蒸气等。
故填：氢气（或）；防止空气中的水蒸气干扰实验（合理即可）。
（2）根据质量守恒定律（反应前后元素种类不变），水蒸气与铁反应生成四氧化三铁（含）和可燃性气体（氢气，含），因此水是由氢、氧两种元素组成的。
故填：氢元素和氧元素。
（3）A、“合成” 思想是指由多种物质生成一种物质的反应（化合反应）；氢气在氧气中燃烧生成水，属于 “合成”（化合）反应。
B、拉瓦锡铁管实验是水蒸气与铁反应生成氢气和四氧化三铁，不属于合成。
C、水的通电分解生成氢气和氧气，是由一种物质生成多种物质，属于分解反应。
故填：A。
（4）由化学反应的实质可知，1个水分子分为2个氢原子与1个氧原子，然后每两个氢原子构成一个氢分子，每两个氧原子构成一个氧分子，则图中框内补充2个氧原子与4个氢原子，后面框内补充2个氢分子与1个氧分子，即图示为：
。
故填：
。
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