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1、[專項(三) 質量守恒定律]
類型一 質量守恒定律的驗證
1.某化學興趣小組同學依據(jù)課本實驗對化學反應前后質量變化進行了探究。
查閱資料 ①鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅;②碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體。
實驗裝置設計 甲、乙、丙小組同學分別設計如圖G3-1所示裝置:
圖G3-1
討論與探究
(1)甲實驗中鎂條燃燒前后,質量不相等的原因是 。?
(2)請根據(jù)乙組和丙組設計的探究“質量守恒定律”的實驗裝置進行實驗,并按要求完成下表。(下表中的“實驗結論”填“>”“=”或“<”)
實驗
方案
乙組
丙組
反應
現(xiàn)象
?
?
鐵釘表面
2、覆蓋一層紅色物質,溶液由藍色變成淺綠色
實驗
結論
反應前質量m1 反應后質量m2?
反應前質量n1 反應后質量n2?
實驗分析 用乙組裝置對質量守恒定律進行實驗探究,反應前天平平衡,然后將稀鹽酸倒入燒杯中與碳酸鈉充分反應后,再稱量,觀察到反應后天平不平衡,天平指針向 (填“左”或“右”)偏轉。該反應 (填“遵守”或“不遵守”)質量守恒定律。反應后天平不平衡的原因是 。?
實驗結論 通過甲、乙、丙實驗探究,你得到的結論是 。?
反思與交流 通過對甲、乙、丙小組實驗的探究,你得到的啟示是 。?
2.化學興趣小組為驗證質量守恒
3、定律,做了鎂條在空氣中燃燒的實驗(如圖G3-2所示)。同學們觀察到鎂條在空氣中劇烈燃燒,發(fā)出耀眼的白光,產(chǎn)生的大量白煙彌漫到空氣中,最后在石棉網(wǎng)上得到一些白色固體。
圖G3-2
圖G3-3
(1)請寫出鎂條燃燒的化學方程式:? 。?
(2)同學們通過稱量發(fā)現(xiàn):在石棉網(wǎng)上收集到的產(chǎn)物的質量小于鎂條的質量。有人認為這個反應不遵循質量守恒定律。你認為出現(xiàn)這樣實驗結果的原因可能是 。?
(3)小紅按圖G3-3所示裝置改進實驗,驗證了質量守恒定律,還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有少量黃色固體。
提出問題 黃色固體是什么?
查閱資料 ①氧化鎂為白色固體;②鎂能與氮氣劇烈反應生成黃色
4、固體氮化鎂(Mg3N2);③氮化鎂可與水劇烈反應產(chǎn)生氨氣,該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。
做出猜想 黃色固體是Mg3N2
實驗探究 請設計實驗,驗證猜想。
實驗操作
實驗現(xiàn)象及結論
?
?
?
?
反思與交流
①氮化鎂中氮元素的化合價是 。?
②空氣中N2的含量遠大于O2的含量,可是鎂條在空氣中燃燒產(chǎn)物MgO卻遠多于Mg3N2,合理的解釋是 。?
③同學們又聯(lián)想到氫氣在氯氣中能夠燃燒,于是對燃燒條件又有了新的認識: 。?
類型二
5、質量守恒定律的應用
3.在化學反應A+BC+D中,若12gA與一定量的B恰好完全反應,生成28gC和2gD,則參加反應的B的質量為 ( )
A.8g B.18g C.28g D.30g
4.甲醇(用X表示)有毒,具有可燃性,其燃燒的化學方程式為2X+3O22CO2+4H2O,則甲醇的化學式為 ( )
A.CH3O B.CH4O2C.CH3OH D.C2H8O2
5.某物質完全燃燒生成8.8gCO2和5.4gH2O,關于這種物質組成的描述正確的是 ( )
A.該物質只含碳元素和氫元素
B.該物質碳元素與氫元素質量比為12∶1
C.該物質一定含碳元素和氫元素,可能含氧元素
6、D.該物質的分子中碳原子和氫原子個數(shù)比為1∶2
6.[2018·連云港] 物質a和b在一定條件下反應生成c和d的微觀示意圖如圖G3-4所示:
圖G3-4
下列說法正確的是 ( )
A.物質c是一氧化碳
B.該反應不符合質量守恒定律
C.該反應前后,原子的種類發(fā)生改變
D.該反應前后,分子的個數(shù)保持不變
7.如圖G3-5表示治理汽車尾氣所涉及反應的微觀過程,下列說法不正確的是 ( )
圖G3-5
A.圖中單質的化學式為N2
B.該反應屬于置換反應
C.該反應是將有害氣體轉化為無害氣體
D.生成單質、化合物的質量比為7∶22
8.[2018·宜昌] 在一
7、密閉的容器中,一定質量的碳粉與過量的氧氣在點燃的條件下充分反應。容器內各相關量與時間(從反應開始計時)的對應關系正確的是 ( )
圖G3-6
9.把一定質量的甲、乙、丙、丁四種物質放入一密閉容器中,在一定條件下反應一段時間,測得反應后各物質的質量如下,則下列說法中錯誤的是( )
物質
甲
乙
丙
丁
反應前的質量/g
7.6
2.0
0.2
0
反應后的質量/g
3.2
x
5.8
0.4
A.x=0.4
B.丁一定是單質
C.甲和乙是反應物
D.反應中的甲、丙發(fā)生改變的質量比是11∶14
10.如圖G3-7表示四種物質在密閉容器中
8、反應一段時間后質量的變化,下列說法正確的是 ( )
圖G3-7
A.d一定是該反應的催化劑
B.b的相對分子質量大于a
C.該化學反應表達式可表示為a+bc
D.反應的某時刻,參加反應的c的質量一定等于生成a、b的質量之和
11.在一密閉容器內加入甲、乙、丙、丁四種物質,在一定條件下發(fā)生化學反應,反應前后各物質的質量變化如圖G3-8。下列說法中錯誤的是 ( )
圖G3-8
A.該反應為分解反應
B.丙可能為該反應的催化劑
C.參加反應的乙、丁質量比為3∶2
D.丁相對分子質量是甲的2倍
12.選擇性催化還原(SCR)技術可有效降低柴油發(fā)動機的污染物排放,
9、主要工作原理如圖G3-9。
圖G3-9
(1)在發(fā)動機內的高溫條件下,氮氣可以通過化合反應轉化成污染物NO,請在方框中補全相應微粒的圖示。
圖G3-10
(2)氧化催化轉化器中化合價升高的元素是 。?
(3)尿素[CO(NH2)2]溶液熱分解時的化學方程式如下:CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑
若消耗60g尿素,可產(chǎn)生NH3的質量為 g。?
(4)從SCR催化轉換器中排出的氣體中有N2。下列推測合理的是 (填序號)。?
A.SCR催化轉換器可能將NH3和NO2轉化為N2
B.無污染的排出氣中只有N2
C.進入SCR催化轉換器的氣體中可能含有N2
10、
參考答案
1.討論與探究 (1)空氣中的氧氣參與反應,使生成的MgO的質量大于鎂條的質量
(2)有氣泡產(chǎn)生 > =
實驗分析 右 遵守 產(chǎn)生的二氧化碳氣體逸到空氣中使燒杯中物質的質量減小
實驗結論 參加化學反應的各物質質量總和等于生成的各物質質量總和
反思與交流 有氣體參加或生成的反應,應該在密閉容器中進行實驗
[解析] 根據(jù)題給查閱資料 可知碳酸鈉和稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體,故可觀察到乙組實驗燒杯冒出氣泡,因乙組實驗產(chǎn)生的氣體散逸到空氣中,故反應后的總質量比反應前的總質量減輕了,丙組實驗反應前后
11、既沒有氣體參加,也沒有氣體生成,所以反應前后總質量不變;通過對甲、乙、丙小組實驗的探究不難得到如下啟示:用有氣體參加或產(chǎn)生的反應驗證質量守恒定律時必須在密閉的容器中進行。
2.(1)2Mg+O22MgO
(2)反應生成的氧化鎂部分擴散到空氣中
(3)實驗探究 收集產(chǎn)物中的黃色固體放入試管中,加入適量的水,在試管口放一張濕潤的紅色石蕊試紙 有刺激性氣味的氣體生成,試紙由紅色變藍色 證明黃色固體是Mg3N2
反思與交流 ①-3?、诘獨饣瘜W性質不如氧氣活潑?、廴紵灰欢ㄐ枰醒鯕鈪⒓?
[解析](1)鎂條燃燒生成氧化鎂,化學方程式為2Mg+O22MgO。(2)鎂條燃燒的同時產(chǎn)生大量白煙,
12、氧化鎂擴散到空氣中,使收集的產(chǎn)物不全。所以在石棉網(wǎng)上收集到產(chǎn)物的質量小于鎂條的質量。(3)實驗探究 根據(jù)查閱的資料可知,氮化鎂可與水劇烈反應產(chǎn)生氨氣,氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍;可以取少量黃色粉末放入試管內,加入少量水,觀察到有刺激性氣味的氣體生成,將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,試紙變藍,則說明黃色粉末是氮化鎂。反思與交流 ①化合物中各元素正負化合價的代數(shù)和為零,設氮化鎂中N元素的化合價為x,(+2)×3+2x=0,x=-3。②空氣中N2的含量遠大于O2的含量,可是鎂條在空氣中燃燒生成的產(chǎn)物MgO卻遠多于Mg3N2,原因是氧氣遠比氮氣性質活潑,Mg更容易與氧氣反應。③鎂在點燃條件下能與氮
13、氣反應,氫氣在氯氣中能夠燃燒,可知燃燒不一定需要氧氣。
3.B [解析] 根據(jù)質量守恒定律可知,參加反應的B的質量為28g+2g—12g=18g。
4.C [解析] 根據(jù)質量守恒定律可知化學反應前后原子種類和數(shù)目不變,反應前O6個,反應后C2個,H8個,O8個,因此2X中含有2個C,8個H和2個O,X的化學式為CH3OH。
5.C [解析] 根據(jù)質量守恒定律可知,化學反應前后元素種類不變,因此推知該物質中一定含碳元素和氫元素,可能含氧元素。8.8gCO2中含碳元素質量為8.8g×1244=2.4g;5.4gH2O中含氫元素質量為5.4g×218=0.6g,碳元素與氫元素質量比為2.4g∶
14、0.6g=4∶1,物質的分子中碳原子和氫原子個數(shù)比為2.412∶0.61=0.2∶0.6=1∶3。
6.D [解析] 由微觀示意圖可知,該反應的化學方程式為2O2+CH42H2O+c。根據(jù)化學反應前后原子的種類、個數(shù)不變可知,c的化學式為CO2;該反應前后元素的種類、質量不發(fā)生變化,符合質量守恒定律;由化學方程式可知,2個氧分子和1個甲烷分子反應,生成2個水分子和1個二氧化碳分子,反應前后分子個數(shù)保持不變。
7.B [解析] 該反應中的兩種反應物都是化合物,不屬于置換反應。
8.A [解析] 碳和過量的氧氣充分反應生成二氧化碳,反應方程式為C+O2CO2,氣體的分子數(shù)即化學計量數(shù),所以
15、反應前后氣體的分子數(shù)不變;碳和氧氣生成二氧化碳,氣體的質量增加不會減少;因為氧氣過量,所以碳反應完了,固體質量最后為零;根據(jù)質量守恒定律反應前后物質的總質量不變,該反應在一密閉容器中,所以物質總質量一直不變。
9.B [解析] 根據(jù)質量守恒定律可知,x=0.4;甲和乙的質量減少,是反應物;反應中甲、丙發(fā)生改變的質量比是4.4∶5.6=11∶14;從已知條件看,不能確定丁是單質。
10.D [解析] 根據(jù)對比反應前后物質的質量可知,a、b質量增大,為生成物,c質量減小,為反應物,d不變,可能是催化劑也可能與反應無關,故該反應表達式可表示為c→a+b或ca+b,根據(jù)現(xiàn)有條件無法比較b、a的相對
16、分子質量大小,根據(jù)質量守恒定律可知,參加反應的c的質量一定等于生成a、b的質量之和。
11.D [解析] 根據(jù)質量守恒定律,反應后丙的質量為4g+10g+3g+4g-(6g+4g+8g)=3g,故乙為反應物,甲、丁為生成物,丙可能為催化劑,可能與反應無關,該反應為分解反應;參加反應的乙、丁質量比為(10g-4g)∶(8g-4g)=3∶2;生成甲、丁的質量比為(6g-4g)∶(8g-4g)=1∶2,由于無法確定化學方程式中各反應物和生成物的化學計量數(shù),所以無法確定甲、丁的相對分子質量比。
12.(1)
(2)N、C (3)34g (4)AC
[解析](1)每個一氧化氮分子由一個氮原子和一個氧原子構成;(2)在氧化催化轉化器中,是一氧化碳和一氧化氮反應生成二氧化碳和二氧化氮,碳元素和氮元素的化合價升高;(3)根據(jù)化學方程式
CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑
60 34
60g x
6034=60gx x=34g
(4)SCR催化轉換器可能將NH3和NO2轉化式N2;無污染的排出氣中還可能含有二氧化碳等其他無污染氣體;N2也可能是反應之前進入SCR催化轉換器的。
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