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5.3化学方程式及其应用
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．我国研制的用于航天飞船的固体推进剂是铝粉与高氯酸铵的混合物.点火时，高氯酸铵发生如下反应：aNH4ClO4=bN2↑+cH2O+Cl2↑+2O2↑，则化学计量数b为
A．1 B．2 C．3 D．4
2．有一种可作为绿色能源的物质X，其燃烧的化学方程式为，根据质量守恒定律判断X的化学式为
A． B． C． D．
3．CuFeS2在电化学储能领域拥有巨大潜力，可依据如下化学方程式制备：。由此推测X的化学式为
A．Fe B．FeS C．FeCl2 D．FeCl3
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．在完成跨学科实践活动“基于绿色化学探究实验室制氧气的原理”后，对绿色化学有了一些新的认识，以下有关“绿色化学”认识错误的是
A．在生产新产品的过程中尽可能使用成本低的原材料
B．化工生产的原料和产品尽可能无毒、无害
C．探求新的、更安全的、对环境更友好的化学合成路线和生产工艺
D．三种实验室制氧方法中，原子利用率最高的是“分解过氧化氢”
为实现“双碳”目标，我国积极推动能源绿色低碳安全高效转型。完成下面小题。
6．目前氢气是最理想的清洁燃料，其燃烧发生反应的化学方程式为。下列关于该反应的说法，错误的是
A．生成物只有水
B．反应条件为点燃
C．参加反应的氢气和氧气的分子个数比为
D．该反应中氧气和水的质量比为
7．甲烷、水蒸气重整制氢的反应为。下列说法不正确的是
A．反应涉及两种氧化物
B．反应前后氢原子个数不变
C．生成的CO、的分子个数比为
D．参加反应的的质量比为
8．我国科学家利用复合催化剂催化CO和H2O，按如图所示过程（①~④）反应。
下列说法正确的是
A．该反应前后分子和原子数目均不变 B．反应前后碳、氢、氧元素化合价均发生变化
C．过程①中中的氧原子与催化剂结合 D．该反应中消耗的和的质量比为
9．我省陕北能源基地走出了一条我国现代煤化工产业转型升级发展的新路子，煤的气化是其一。如图是一个反应的微观示意图。下列说法正确的是
A．反应物和生成物都是由分子构成的
B．反应物两种物质的粒子个数比为1：2
C．反应物和生成物中共有四种氧化物
D．中两种元素的质量比为2：1
10．化学方程式是重要的化学用语，是学好化学必备的语言工具。丁烷是市售打火机的燃料， 丁烷燃烧的化学方程式：aC4H10+bO2cH2O+dCO2 配平后 a、b、c、d 之和为
A．32 B．33 C．34 D．35
11．海洋资源的综合利用是解决人类社会资源短缺的重要途径之一。工业上电解饱和食盐水时发生如下反应：。下列说法正确的是
A．X的化学式为
B．生成的是一种清洁的高能燃料
C．该反应的基本反应类型是分解反应
D．和中氯元素化合价都为-1
12．我国科学家实现了世界上最大化学链碳捕集的成功试验，捕集到的高浓度CO2与H2O反应制甲醇（化学式为CH3OH）的微观示意图如图所示。下列说法正确的是
A．该反应类型是化合反应
B．参加反应的CO2与H2O的分子个数比为1∶1
C．循环利用该反应获得的氧气，可以降低成本
D．反应生成的甲醇和氧气的质量比为3∶2
13．一定条件下，X、Y、Z、W四种物质在密闭容器中充分反应，测得反应前后各物质质量如下表。下列说法正确的是
物质 X Y Z W
反应前的质量/g 6.8 1.0 93.2 0
反应后的质量/g 0 a 96.8 3.2
A．a=1.0，Y一定是该反应的催化剂
B．该反应一定为化合反应
C．X与W相对分子质量之比一定为17∶8
D．Z与W质量变化之比一定为9∶8
二、填空题
14．二氧化氯是一种常用消毒剂，制取它的一种原理是，则X的化学式为______。
15．A-H是初中化学常见物质，其中，D常用于医疗急救，A、C是组成元素相同的液体，B为黑色固体，E为暗紫色固体，H是有刺激性气味的气体。（反应条件已略去，→表示转化方向，一表示能够相互反应）请回答下列问题：
(1)写出D的化学式：________________。
(2)写出反应①的基本反应类型：________________。
(3)写出反应②的化学方程式为：________________。
(4)写出反应③的化学方程式：________________。
16．再生水是国际公认的“第二水源”，是将生产生活等污水经过处理达标后，可以在一定范围内使用的水，生产再生水的主要流程如图：
(1)一级处理时，污水经过格栅，可除去大块固体物质，与格栅作用相似的实验室操作是______，还需向其中加入明矾，作用是______。
(2)曝气池是按照微生物的特性所设计的生化反应器，水中有机物（以表示）在微生物作用下被氧化转化为和，该过程中所需的量叫做生化需氧量，简称BOD，单位为，时该水体的BOD值为，若水中的含氧量低于BOD，水会发臭。
①曝气池中反应的化学方程式为______，
②测得时5L水样中含氧量为50mg，该水体______（填“会”或“不会”）发臭，可用______（填物质名称）进一步处理后排入水体。
(3)2024年“世界水日”的中国主题是“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”。请写出为保护水资源，你能做到的一条具体行为______。
17．中国空间站天和核心舱可支持三名航天员长期在轨驻留，航天员在轨的每一天都离不开环控生保系统。首先，环控生保系统的再生生保系统利用循环水电解制氧气，保证航天员氧气需求，电解水产生的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在特种反应器中进行催化反应，从而降低舱内二氧化碳的浓度。其次，环控生保系统的水处理系统主要是将水蒸气、汗液、尿液和生活废水等进行处理，经过该系统处理的水达到饮用水标准，且水的回收率达80%以上，回收的水用于航天员生活用水和电解制氧。
(1)天和核心舱内的气体成分与地球上的空气成分基本一致。空气成分中可用于医疗急救的气体是_____。
(2)环控生保系统的水处理系统的优点是_______。（写出一点即可）采用液氢和液氧作为火箭的推进剂有利于保护环境。
(3)液氢和液氧发生反应的符号表达式为_____。
(4)保持液氢化学性质的最小粒子是_____（填化学式）。
18．根据化学方程式可以获得的信息是( )
A．反应物和生成物 B．化学反应的快慢
C．反应物的颜色 D．______
三、简答题
19．怎样才能使体现质量守恒定律呢_____？
20．工业上利用膜分离技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。部分过程的示意图如下：
(1)分子筛中发生的变化是______（填“物理变化”或“化学变化”）。
(2)某同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是A和B，A是过碳酸钠（），它是一种白色固体，遇水会分解出H2O2，B是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图所示：
①B可能是______，写出用B制取氧气的化学方程式______。
②氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是______。
21．如图中蛋糕上的蜡烛吹不灭，其原理主要是因为蜡烛外部包裹了一层打火石，打火石内含有镁粉。镁是一种活泼金属，能够与氧气发生强烈的化学反应，产生大量的热量，从而使得蜡烛难以被吹灭。
(1)写出镁燃烧的化学方程式。
(2)可用玻璃钟罩盖灭蜡烛，其灭火原理是什么？
四、实验题
22．如图是氧气的实验室制取和性质实验的装置图。
(1)仪器①的名称是__________。
(2)装置A中制取氧气的化学方程式为_________。
(3)用装置B来收集氧气，体现氧气的物理性质是________。
(4)装置C中，硫在氧气中剧烈燃烧，集气瓶底部水的作用是________。
《5.3化学方程式及其应用》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D D A A D C A A B
题号 11 12 13
答案 B C D
1．A
【详解】根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和个数不变。反应前N、H、Cl、O的个数分别是a、4a、a、4a，反应后N、H、Cl、O的个数分别是2b、2c、2、4+c，根据N原子守恒可知a=2b，根据Cl原子守恒可知a=2，因此2b=2，可得b=1。
故选：A。
2．D
【详解】由质量守恒定律，化学反应前后，原子种类、数目均不变，由反应的化学方程式可知，反应后的生成物中碳、氢、氧原子个数分别为2、6、7，反应物中有6个氧原子，则每个X分子由2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子构成，则物质X的化学式为C2H5OH；
故选D。
3．D
【详解】根据化学方程式可知，反应后有1个铜原子、1个铁原子、2个硫原子、4个氮原子、16个氢原子、4个氯原子，反应前有1个铜原子、1个氯原子、2个硫原子、4个氮原子、16个氢原子和1个X，化学反应前后原子种类和数目不变。所以每个X中含有1个铁原子、3个氯原子，即X为FeCl3。
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、绿色化学强调环境友好和可持续性，而非单纯追求低成本原材料。低成本可能伴随污染或高能耗，选项错误；
B、绿色化学要求原料和产品无毒无害，降低对环境和健康的危害。选项正确；
C、安全、环保的合成路线和工艺是绿色化学的重要内容。选项正确；
D、三种实验室制氧方法（加热高锰酸钾、氯酸钾分解、过氧化氢分解）中，过氧化氢分解的原子利用率最高（仅生成水和氧气，无副产物）。选项正确；
故选A。
6．D 7．C
【详解】6．由化学方程式可知，生成物只有水，反应条件为点燃，参加反应的和的分子个数比为，质量比为，A选项、B选项、C选项均正确，D选项错误；
故选D。
7．氧化物是由氧元素和另一种元素组成的化合物，反应中涉及、两种氧化物，A选项正确。
根据质量守恒定律，可知反应前后氢原子个数不变，B选项正确。
由反应的化学方程式可知，生成的和的分子个数比为，C选项错误。
参加反应的的质量比为，D选项正确。
故选C。
8．A
【分析】由微观反应示意图可知，该反应是在催化剂催化作用下，一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式是。
【详解】A、由以及质量守恒定律可知，该反应前后分子和原子数目均不变，该选项说法正确；
B、该反应前后，碳元素由+2价变成+4价，氢元素由+1价变成0价，氧元素的化合价没有改变，该选项说法错误；
C、过程①中CO中的碳原子被催化剂吸附，该选项说法错误；
D、由可知，该反应中消耗的CO和H2O的质量比为28：18=14：9，该选项说法错误。
故选A。
9．A
【分析】由反应的微观示意图可写出方程式为：CO+H2O=CO2+H2。
【详解】A、由物质的构成可知，该反应的反应物是一氧化碳和水，生成物是二氧化碳和氢气，都是由分子构成的，选项正确；
B、由化学方程式的意义可知，反应物中，两种物质的粒子个数比为1：1，选项错误；
C、氧化物是由氧元素和另一种元素组成的化合物，由物质的组成可知，反应物和生成物中共有CO、H2O、CO2三种氧化物，选项错误；
D、由图可知，为二氧化碳，其中碳、氧两种元素的质量比=12：（16×2）＝3：8，选项，故选A。
10．B
【详解】设a为1，则反应前碳、氢原子个数分别为4、10，根据反应前后原子的种类和个数不变，则c为10÷2=5、d为4，此时反应后氧原子个数为5+4×2=13，则b为，则需将数值统一扩大2倍，则a、b、c、d的数字分别为2、13、10、8，则a、b、c、d 之和为2+13+10+8=33，故选B。
11．B
【详解】A.反应前钠、氯原子的个数分别为2、2，反应后钠、氯、氢、氧原子的个数分别为2、2、4、2，根据质量守恒定律反应前后原子的种类和个数不变，所以2个X中含有4个氢原子和2个氧原子，所以X的化学式为，此选项错误；
B.氢气燃烧生成水，无污染，所以生成的是一种清洁的高能燃料，此选项正确；
C.该反应中反应物是两种，生成物是三种，不符合“一变多”，不属于分解反应，此选项错误；
D. 中氯元素的化合价为-1价，中氯元素的化合价为0，此选项错误；
故选B。
12．C
【分析】由图可知，该反应是二氧化碳和水在催化剂和加热的条件下反应生成甲醇和氧气，化学方程式为。
【详解】A、该反应由两种物质反应生成两种物质，不属于化合反应，A选项错误；
B、由化学方程式可知，参加反应的二氧化碳和水的分子个数比为，B选项错误；
C、通过分离提纯该反应体系，能够获得高浓度的氧气，氧气代替空气与化石燃料直接接触，可以避免燃烧产生的CO2被空气中的氮气稀释，从而获得较为纯净的二氧化碳，降低成本，C选项正确；
D、反应生成的甲醇和氧气的质量比为，D选项错误。
故选：C。
13．D
【详解】A、根据质量守恒定律，并结合表中数据可知，，即a=1.0，反应前后Y的质量不变，则可能是该反应的催化剂，也可能是杂质，此选项错误；
B、随着化学反应的发生，X的质量逐渐减少，说明X是反应物，Z和W的质量逐渐增加，Z和W是生成物，故该反应是X在一定条件下生成Z和W，符合一变多的特点，属于分解反应，此选项错误；
C、该反应中X与W的质量变化之比为，由于不知道X与W的化学计量数之比，所以无法判断其相对分子质量之比，此选项错误；
D、Z与W质量变化之比一定为：，此选项正确。
故选D。
14．NaCl
【详解】要确定X的化学式，需依据质量守恒定律：化学反应前后，原子的种类和数目不变。
反应的化学方程式为：。
反应前原子种类及数目：
：2（来自）+2（来自）= 4个；
：2个（来自）；
：4个（来自）。
反应后已知原子种类及数目：
：2个（来自）；
：4个（来自）。
计算2X中含有的原子：
剩余的：4 - 2 = 2个；
剩余的：2个；
因此，2个X中含有2个和2个，即1个X中含有1个和1个，故X的化学式为。
15．(1)O2
(2)分解反应
(3)
(4)
【分析】D常用于医疗急救，则D为氧气，A、C是组成元素相同的液体，B为黑色固体，则A为过氧化氢溶液、B为二氧化锰、C为水（过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气），E为暗紫色固体，且E可以分解生成二氧化锰、氧气和F，则E为高锰酸钾、F为锰酸钾，氧气与G反应生成有刺激性气味的气体H，则G可以是硫、H为二氧化硫，代入验证，推断合理。
【详解】（1）由分析可知，D为氧气，化学式为O2，故填：O2；
（2）反应①为高锰酸钾在加热的条件生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，故填：分解反应；
（3）反应②为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，故填：；
（4）反应③为硫在氧气中点燃生成二氧化硫，反应的化学方程式为，故填：。
16．(1) 过滤 吸附悬浮杂质，加速沉降
(2) 会 活性炭
(3)淘米水浇花（合理即可）
【详解】（1）格栅除去大块固体物质，在实验室中过滤操作是将不溶性固体与液体分离，所以与格栅作用相似的实验室操作是过滤。
明矾溶于水后生成的胶状物可以吸附悬浮于水中的杂质，使杂质沉降。
（2）①水中有机物（以C6H10O5表示）在微生物作用下被氧气氧化转化为CO2和H2O，根据化学反应前后原子种类和数目不变，可写出化学方程式为。
②时该水体的BOD值为11.9mg/L，5L水样中理论上需要氧气的质量为11.9mg/L×5L = 59.5mg，而实际测得5L水样中含氧量为50mg，50mg<59.5mg，即水中的含氧量低于BOD，所以该水体会发臭。
活性炭具有吸附性，能吸附水中的色素和异味等，可用于进一步处理水。
（3）日常生活中，我们可以做到的保护水资源的行为有很多，比如淘米水浇花，使用节水龙头等，答案合理即可。
17．(1)氧气/ O2
(2)节约水资源（合理即可）
(3)
(4)
【详解】（1）空气中氧气的体积分数约为21%，其重要用途之一是供给呼吸，因此常用于医疗急救；故填：氧气或O2。
（2）环控生保系统的水处理系统，水的回收率超过80%，将废水处理后重复利用，可以节约水资源；故填：节约水资源（合理即可）。
（3）液氢与液氧在点燃的条件下生成水，反应的符号表达式为；故填：。
（4）液氢由氢分子构成，分子是保持物质化学性质的最小粒子，因此保持液氢化学性质的最小粒子是氢分子，其化学式为；故填：。
18． A 反应条件（合理即可）
【分析】本题考查学生对化学方程式含义的理解。
【详解】例如化学方程式：根据该反应可知：反应物是碳和氧气，生成物是二氧化碳；反应条件是点燃；每12份质量碳和每32份质量氧气在点燃条件下完全反应可生成44份质量二氧化碳；一个碳原子和一个氧分子生成一个二氧化碳分子。
依据以上分析可知：A项正确；B项无法判断反应的快慢；C项物质的颜色也无法判断；D可填：反应条件；物质的质量关系；物质的微粒关系，合理即可。
【点睛】依据化学方程式能获取的信息有：1.反应物和生成物，反应条件；2.物质的质量关系；3.物质的微粒关系。
19．根据质量守恒定律，化学反应前原子种类和数目不变，在这个式子中，反应前H原子的个数是2，O原子的个数是2，而反应后H原子的个数是2，O原子的个数是1，反应前后原子个数不相等，不符合质量守恒定律。所以需要在H2和H2O的化学式前面都加上“2”，反应前后原子个数就相等了，化学方程式就配平了，则化学方程式为。
【详解】根据质量守恒定律，化学反应前原子种类和数目不变，在这个式子中，反应前H原子的个数是2，O原子的个数是2，而反应后H原子的个数是2，O原子的个数是1，反应前后原子个数不相等，不符合质量守恒定律。所以需要在H2和H2O的化学式前面都加上“2”，反应前后原子个数就相等了，化学方程式就配平了，则化学方程式为。
20．(1)物理变化
(2) 二氧化锰（合理即可） （合理即可） 湿润氧气（合理即可）
【详解】（1）空气通过具有富集氧气功能的分子筛薄膜过程中没有新物质生成，属于物理变化；
（2）①A是过碳酸钠，它是一种白色固体，遇水会分解出过氧化氢，而B是一种黑色粉末状催化剂，即B是能加快过氧化氢分解的固体，则B剂可能是二氧化锰；过碳酸钠（），遇水会分解出H2O2，过氧化氢在二氧化锰催化作用生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
②氧气不易溶于水，氧气通过乙塑料瓶中水的主要目的是湿润氧气，也可以通过观察气泡产生的速度判断产生氧气的速率。
21．(1)
(2)隔绝氧气
【详解】（1）镁燃烧生成氧化镁，方程式为：；
（2）燃烧需要可燃物与氧气接触，玻璃钟罩盖灭蜡烛，采用的是隔绝氧气的方法达到灭火的目的。
22．(1)锥形瓶
(2)
(3)密度比空气大
(4)吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
【详解】（1）根据图像，仪器①是锥形瓶。
（2）装置 A 是固液不加热型发生装置，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气采用此装置，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为。
（3）装置 B 是向上排空气法收集气体的装置，适用于收集密度比空气大的气体，所以体现了氧气密度比空气大的物理性质。
（4）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫是有刺激性气味的有毒气体，会污染空气，水可以与二氧化硫反应，从而吸收二氧化硫，防止其逸散到空气中。
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