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7. $B$ 肼$(N_{2}H_{4})$可用作火箭燃料,燃烧时发生反应:$aN_{2}H_{4}+N_{x}O_{y}\xlongequal{点燃}N_{2}+H_{2}O$。燃烧过程中,生成的$N_{2}$与参与反应的$N_{2}H_{4}$质量关系如图所示。下列说法错误的是 （
A.化学计量数$a$与$c$的比为$2:3$
B.$N_{x}O_{y}$中$x$与$y$的比为$1:2$
C.$32\,\mathrm{g}\ N_{2}H_{4}$反应时,生成的$H_{2}O$的质量为$36\,\mathrm{g}$
D.$32\,\mathrm{g}\ N_{2}H_{4}$反应时,参加反应的$N_{x}O_{y}$的质量为$92\,\mathrm{g}$
D
）A.化学计量数$a$与$c$的比为$2:3$
B.$N_{x}O_{y}$中$x$与$y$的比为$1:2$
C.$32\,\mathrm{g}\ N_{2}H_{4}$反应时,生成的$H_{2}O$的质量为$36\,\mathrm{g}$
D.$32\,\mathrm{g}\ N_{2}H_{4}$反应时,参加反应的$N_{x}O_{y}$的质量为$92\,\mathrm{g}$
答案
D
解析
【分析】
首先根据图像确定32g N₂H₄反应生成42g N₂，计算两者的物质的量；再利用反应前后原子守恒（N、H、O原子数目不变），推导NₓOᵧ的化学式，配平反应式后逐一分析选项，判断正误。
【解析】
解：
1. 计算物质的量：
N₂H₄的摩尔质量为32g/mol，故32g N₂H₄的物质的量 = 32g ÷ 32g/mol = 1mol；
N₂的摩尔质量为28g/mol，生成的42g N₂的物质的量 = 42g ÷ 28g/mol = 1.5mol。
2. 原子守恒推导：
H原子：1mol N₂H₄含4mol H，根据H原子守恒，生成H₂O的物质的量 = 4mol ÷ 2 = 2mol，H₂O的质量 = 2mol × 18g/mol = 36g，故选项C正确。
O原子：H₂O中的O来自NₓOᵧ，因此参加反应的NₓOᵧ中O原子总物质的量 = 2mol。
N原子：左边N总物质的量 = 1mol×2 + n(NₓOᵧ)×x，右边N总物质的量 = 1.5mol×2 = 3mol，故n(NₓOᵧ)×x = 1mol；结合O原子关系n(NₓOᵧ)×y = 2mol，可得y=2x，即NₓOᵧ为NO₂（x=1，y=2），选项B正确。
3. 配平反应式：将计量数化为整数，反应式为：$\ce{2N_{2}H_{4} + 2NO_{2}\xlongequal{点燃}3N_{2} + 4H_{2}O}$。
选项A：化学计量数a=2，N₂的计量数为3，故a与N₂计量数之比为2:3，A正确。
选项D：32g N₂H₄（1mol）反应时，参加反应的NO₂（NₓOᵧ）的物质的量为1mol，质量 = 1mol × 46g/mol = 46g≠92g，D错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、化学式推导
【点评】
本题结合图像考查质量守恒定律的应用，核心是利用反应前后原子守恒确定物质的化学式和反应计量数，需结合物质的量计算分析，难度中等，需学生掌握守恒法的应用。
【难度系数】
0.5
首先根据图像确定32g N₂H₄反应生成42g N₂，计算两者的物质的量；再利用反应前后原子守恒（N、H、O原子数目不变），推导NₓOᵧ的化学式，配平反应式后逐一分析选项，判断正误。
【解析】
解：
1. 计算物质的量：
N₂H₄的摩尔质量为32g/mol，故32g N₂H₄的物质的量 = 32g ÷ 32g/mol = 1mol；
N₂的摩尔质量为28g/mol，生成的42g N₂的物质的量 = 42g ÷ 28g/mol = 1.5mol。
2. 原子守恒推导：
H原子：1mol N₂H₄含4mol H，根据H原子守恒，生成H₂O的物质的量 = 4mol ÷ 2 = 2mol，H₂O的质量 = 2mol × 18g/mol = 36g，故选项C正确。
O原子：H₂O中的O来自NₓOᵧ，因此参加反应的NₓOᵧ中O原子总物质的量 = 2mol。
N原子：左边N总物质的量 = 1mol×2 + n(NₓOᵧ)×x，右边N总物质的量 = 1.5mol×2 = 3mol，故n(NₓOᵧ)×x = 1mol；结合O原子关系n(NₓOᵧ)×y = 2mol，可得y=2x，即NₓOᵧ为NO₂（x=1，y=2），选项B正确。
3. 配平反应式：将计量数化为整数，反应式为：$\ce{2N_{2}H_{4} + 2NO_{2}\xlongequal{点燃}3N_{2} + 4H_{2}O}$。
选项A：化学计量数a=2，N₂的计量数为3，故a与N₂计量数之比为2:3，A正确。
选项D：32g N₂H₄（1mol）反应时，参加反应的NO₂（NₓOᵧ）的物质的量为1mol，质量 = 1mol × 46g/mol = 46g≠92g，D错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、化学式推导
【点评】
本题结合图像考查质量守恒定律的应用，核心是利用反应前后原子守恒确定物质的化学式和反应计量数，需结合物质的量计算分析，难度中等，需学生掌握守恒法的应用。
【难度系数】
0.5
8. C （2024·山东青岛竞赛改编）将一氧化碳和铁的氧化物$Fe_{x}O_{y}$置于密闭容器中，一定条件下充分反应。反应过程中容器内部分物质的质量变化如图所示。下列说法不正确的是 （
A.$m$的值为$16.8$
B.当$CO_{2}$的质量为$4.4\mathrm{g}$时，容器内$CO$的质量为$14\mathrm{g}$
C.铁的氧化物中$x:y=2:3$
D.参加反应的铁的氧化物的质量为$23.2\mathrm{g}$
C
）A.$m$的值为$16.8$
B.当$CO_{2}$的质量为$4.4\mathrm{g}$时，容器内$CO$的质量为$14\mathrm{g}$
C.铁的氧化物中$x:y=2:3$
D.参加反应的铁的氧化物的质量为$23.2\mathrm{g}$
答案
8.C 点拨:A.该反应的化学方程式为
$yCO +Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} Fe + CO_{2}$
$28y\qquad\qquad\qquad\quad 44y$
$(m-5.6)\mathrm{g}\qquad\qquad 17.6\mathrm{g}$
$\dfrac{28y}{44y}=\dfrac{(m-5.6)\mathrm{g}}{17.6\mathrm{g}}$
$m=16.8$
则A选项说法正确;
B.当$CO_{2}$的质量为4.4g时,由反应的化学方程式,设该反应消耗CO的质量为z
$yCO +Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} Fe + CO_{2}$
$28y\qquad\qquad\qquad\quad 44y$
$z\qquad\qquad\qquad\quad 4.4\mathrm{g}$
$\dfrac{28y}{44y}=\dfrac{z}{4.4\mathrm{g}}$
$z=2.8\mathrm{g}$
则参加反应的CO的质量为2.8g,容器内CO质量为$16.8\mathrm{g}-2.8\mathrm{g}=14\mathrm{g}$,B选项说法正确;C.生成铁的质量为16.8g,参加反应的一氧化碳的质量为$16.8\mathrm{g}-5.6\mathrm{g}=11.2\mathrm{g}$,则铁的氧化物中氧元素的质量为$17.6\mathrm{g}-11.2\mathrm{g}=6.4\mathrm{g}$,则$x:y=\dfrac{16.8\mathrm{g}}{56}:\dfrac{6.4\mathrm{g}}{16}=3:4$,C选项说法错误;
D.由C选项分析可知,参加反应的铁的氧化物的质量为$16.8\mathrm{g}+6.4\mathrm{g}=23.2\mathrm{g}$,D选项说法正确。故选C。
$yCO +Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} Fe + CO_{2}$
$28y\qquad\qquad\qquad\quad 44y$
$(m-5.6)\mathrm{g}\qquad\qquad 17.6\mathrm{g}$
$\dfrac{28y}{44y}=\dfrac{(m-5.6)\mathrm{g}}{17.6\mathrm{g}}$
$m=16.8$
则A选项说法正确;
B.当$CO_{2}$的质量为4.4g时,由反应的化学方程式,设该反应消耗CO的质量为z
$yCO +Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} Fe + CO_{2}$
$28y\qquad\qquad\qquad\quad 44y$
$z\qquad\qquad\qquad\quad 4.4\mathrm{g}$
$\dfrac{28y}{44y}=\dfrac{z}{4.4\mathrm{g}}$
$z=2.8\mathrm{g}$
则参加反应的CO的质量为2.8g,容器内CO质量为$16.8\mathrm{g}-2.8\mathrm{g}=14\mathrm{g}$,B选项说法正确;C.生成铁的质量为16.8g,参加反应的一氧化碳的质量为$16.8\mathrm{g}-5.6\mathrm{g}=11.2\mathrm{g}$,则铁的氧化物中氧元素的质量为$17.6\mathrm{g}-11.2\mathrm{g}=6.4\mathrm{g}$,则$x:y=\dfrac{16.8\mathrm{g}}{56}:\dfrac{6.4\mathrm{g}}{16}=3:4$,C选项说法错误;
D.由C选项分析可知,参加反应的铁的氧化物的质量为$16.8\mathrm{g}+6.4\mathrm{g}=23.2\mathrm{g}$,D选项说法正确。故选C。
解析
【分析】
本题考查一氧化碳还原铁的氧化物的相关计算，解题思路如下：首先明确反应原理为$yCO + Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}$，图像中横坐标为生成$CO_{2}$的质量，纵坐标为$CO$和$Fe$的质量：$CO$的质量随反应进行逐渐减少，$Fe$的质量随反应进行逐渐增加，当生成$17.6g\ CO_{2}$时，剩余$CO$质量为$5.6g$，生成$Fe$质量为$m$。解题时需利用反应中$CO$与$CO_{2}$的质量关系、铁元素和氧元素的质量关系，逐一分析选项。
【解析】
反应的化学方程式为：$yCO + Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}$，反应中$CO$与$CO_{2}$的质量比为$(28y):(44y)=28:44=7:11$。
A选项：当生成$17.6g\ CO_{2}$时，反应消耗的$CO$质量为$(m - 5.6)g$，根据质量比：$\frac{28}{44}=\frac{m - 5.6}{17.6}$，解得$m=16.8$，A正确。
B选项：当生成$4.4g\ CO_{2}$时，设消耗的$CO$质量为$z$，则$\frac{28}{44}=\frac{z}{4.4}$，解得$z=2.8g$，容器内剩余$CO$质量为$16.8g - 2.8g=14g$，B正确。
C选项：生成$Fe$的质量为$16.8g$，反应消耗的$CO$质量为$16.8g -5.6g=11.2g$；根据反应，每个$CO$转化为$CO_{2}$时，会从铁的氧化物中夺取1个$O$原子，因此铁的氧化物中氧元素的质量等于生成的$CO_{2}$中氧元素质量减去反应的$CO$中氧元素质量：$17.6g×\frac{32}{44} -11.2g×\frac{16}{28}=12.8g -6.4g=6.4g$。则铁的氧化物中$x:y=\frac{16.8g}{56}:\frac{6.4g}{16}=0.3:0.4=3:4$，并非$2:3$，C错误。
D选项：参加反应的铁的氧化物质量为铁元素质量与氧元素质量之和：$16.8g +6.4g=23.2g$，D正确。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式计算；质量守恒定律；铁的氧化物组成计算
【点评】
本题结合图像考查化学反应中的定量计算，需准确分析图像中各物质的质量变化，利用化学方程式的比例关系和元素质量守恒解题，是化学计算的典型题型，需掌握反应中各物质的质量关系。
【难度系数】
0.5
本题考查一氧化碳还原铁的氧化物的相关计算，解题思路如下：首先明确反应原理为$yCO + Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}$，图像中横坐标为生成$CO_{2}$的质量，纵坐标为$CO$和$Fe$的质量：$CO$的质量随反应进行逐渐减少，$Fe$的质量随反应进行逐渐增加，当生成$17.6g\ CO_{2}$时，剩余$CO$质量为$5.6g$，生成$Fe$质量为$m$。解题时需利用反应中$CO$与$CO_{2}$的质量关系、铁元素和氧元素的质量关系，逐一分析选项。
【解析】
反应的化学方程式为：$yCO + Fe_{x}O_{y}\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}$，反应中$CO$与$CO_{2}$的质量比为$(28y):(44y)=28:44=7:11$。
A选项：当生成$17.6g\ CO_{2}$时，反应消耗的$CO$质量为$(m - 5.6)g$，根据质量比：$\frac{28}{44}=\frac{m - 5.6}{17.6}$，解得$m=16.8$，A正确。
B选项：当生成$4.4g\ CO_{2}$时，设消耗的$CO$质量为$z$，则$\frac{28}{44}=\frac{z}{4.4}$，解得$z=2.8g$，容器内剩余$CO$质量为$16.8g - 2.8g=14g$，B正确。
C选项：生成$Fe$的质量为$16.8g$，反应消耗的$CO$质量为$16.8g -5.6g=11.2g$；根据反应，每个$CO$转化为$CO_{2}$时，会从铁的氧化物中夺取1个$O$原子，因此铁的氧化物中氧元素的质量等于生成的$CO_{2}$中氧元素质量减去反应的$CO$中氧元素质量：$17.6g×\frac{32}{44} -11.2g×\frac{16}{28}=12.8g -6.4g=6.4g$。则铁的氧化物中$x:y=\frac{16.8g}{56}:\frac{6.4g}{16}=0.3:0.4=3:4$，并非$2:3$，C错误。
D选项：参加反应的铁的氧化物质量为铁元素质量与氧元素质量之和：$16.8g +6.4g=23.2g$，D正确。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式计算；质量守恒定律；铁的氧化物组成计算
【点评】
本题结合图像考查化学反应中的定量计算，需准确分析图像中各物质的质量变化，利用化学方程式的比例关系和元素质量守恒解题，是化学计算的典型题型，需掌握反应中各物质的质量关系。
【难度系数】
0.5
9. B 在一定条件下，Mg 和 $MgH_{2}$ 的相互转化可以实现氢气的储存和释放，其工作原理如图。
(1)氢气储存时发生反应的化学方程式为
(2)某一次储存氢气中，实际消耗了 12kg 的 Mg，由于氢气存储效率只有 10%，那么至少需要氢气的质量为
(1)氢气储存时发生反应的化学方程式为
$Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}$
。(2)某一次储存氢气中，实际消耗了 12kg 的 Mg，由于氢气存储效率只有 10%，那么至少需要氢气的质量为
10
kg。答案
9.(1)$Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}$
(2)10
(2)10
解析
【分析】
第(1)问，氢气储存时，Mg与H₂在350℃、3MPa条件下反应生成MgH₂，需根据反应物、生成物及反应条件书写化学方程式；第(2)问，先利用化学方程式计算12kg Mg完全反应所需H₂的理论质量，再结合10%的存储效率，计算实际需要的H₂质量。
【解析】
(1) 氢气储存时，Mg和H₂在350℃、3MPa条件下反应生成MgH₂，化学方程式为：$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$。
(2) 设12kg Mg完全反应需要H₂的质量为x，根据化学方程式：
$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$
24 2
12kg x
则$\frac{24}{2} = \frac{12\mathrm{kg}}{x}$，解得$x = \frac{2×12\mathrm{kg}}{24} = 1\mathrm{kg}$。
由于氢气存储效率为10%，因此实际需要的氢气质量为$\frac{1\mathrm{kg}}{10\%} = 10\mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$；(2)10
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合储氢实际场景，考查化学方程式的书写及根据化学方程式的计算，难度适中，需准确标注反应条件并注意效率的处理。
【难度系数】
0.6
第(1)问，氢气储存时，Mg与H₂在350℃、3MPa条件下反应生成MgH₂，需根据反应物、生成物及反应条件书写化学方程式；第(2)问，先利用化学方程式计算12kg Mg完全反应所需H₂的理论质量，再结合10%的存储效率，计算实际需要的H₂质量。
【解析】
(1) 氢气储存时，Mg和H₂在350℃、3MPa条件下反应生成MgH₂，化学方程式为：$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$。
(2) 设12kg Mg完全反应需要H₂的质量为x，根据化学方程式：
$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$
24 2
12kg x
则$\frac{24}{2} = \frac{12\mathrm{kg}}{x}$，解得$x = \frac{2×12\mathrm{kg}}{24} = 1\mathrm{kg}$。
由于氢气存储效率为10%，因此实际需要的氢气质量为$\frac{1\mathrm{kg}}{10\%} = 10\mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$\ce{Mg + H_{2}\xlongequal[3\mathrm{MPa}]{350° C} MgH_{2}}$；(2)10
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合储氢实际场景，考查化学方程式的书写及根据化学方程式的计算，难度适中，需准确标注反应条件并注意效率的处理。
【难度系数】
0.6
三、计算题
10. $A$ 如图是实验室中一瓶过氧化氢溶液的标签。某同学取该溶液 50g 于烧杯中,加入1g二氧化锰,完全反应后,称得烧杯内剩余物的总质量为 49.4g。请回答下列问题。
(1)二氧化锰在反应中的作用是
(2)完全反应后生成氧气的质量为
(3)该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量是多少?
10. $A$ 如图是实验室中一瓶过氧化氢溶液的标签。某同学取该溶液 50g 于烧杯中,加入1g二氧化锰,完全反应后,称得烧杯内剩余物的总质量为 49.4g。请回答下列问题。
(1)二氧化锰在反应中的作用是
催化作用
。(2)完全反应后生成氧气的质量为
1.6g
。(3)该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量是多少?
答案
10.(1)催化作用
(2)1.6g
(3)解:设产生1.6g氧气需要过氧化氢的质量为x。
$2H_{2}O_{2}\xlongequalMnO_{2}} H_{2}O +O_{2}\uparro$
$68\qquad\qquad\qquad 32$
$x\qquad\qquad\qquad 1.6\mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.6\mathrm{g}}$
$x=3.4\mathrm{g}$
答:该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量为3.4g。
(2)1.6g
(3)解:设产生1.6g氧气需要过氧化氢的质量为x。
$2H_{2}O_{2}\xlongequalMnO_{2}} H_{2}O +O_{2}\uparro$
$68\qquad\qquad\qquad 32$
$x\qquad\qquad\qquad 1.6\mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.6\mathrm{g}}$
$x=3.4\mathrm{g}$
答:该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量为3.4g。
解析
【分析】
第(1)问需回忆过氧化氢分解反应中二氧化锰的作用，其作为催化剂起催化作用；第(2)问利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成氧气的质量；第(3)问根据过氧化氢分解的化学方程式，结合氧气质量，通过比例关系计算过氧化氢质量，需掌握化学方程式计算的规范步骤。
【解析】
(1) 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解，二氧化锰是该反应的催化剂，起催化作用，故填催化作用。
(2) 根据质量守恒定律，反应前总质量为$50\mathrm{g}+1\mathrm{g}=51\mathrm{g}$，反应后剩余物总质量为$49.4\mathrm{g}$，生成氧气的质量为$51\mathrm{g}-49.4\mathrm{g}=1.6\mathrm{g}$，故填$1.6\mathrm{g}$。
(3) 解：设生成$1.6\mathrm{g}$氧气需要过氧化氢的质量为$x$。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}↑}$
$\quad68\qquad\qquad\quad\quad 32$
$\quad x\qquad\qquad\quad\quad 1.6\mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.6\mathrm{g}}$
$x=3.4\mathrm{g}$
答：该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量为$3.4\mathrm{g}$。
【答案】
(1) 催化作用；(2) $1.6\mathrm{g}$；(3) $3.4\mathrm{g}$
【知识点】
催化剂的作用、质量守恒定律、根据化学方程式的计算
【点评】
本题为初中化学基础题型，结合催化剂概念、质量守恒定律和化学方程式计算，考查学生对基础知识点的掌握及简单计算能力，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问需回忆过氧化氢分解反应中二氧化锰的作用，其作为催化剂起催化作用；第(2)问利用质量守恒定律，反应前后总质量差为生成氧气的质量；第(3)问根据过氧化氢分解的化学方程式，结合氧气质量，通过比例关系计算过氧化氢质量，需掌握化学方程式计算的规范步骤。
【解析】
(1) 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解，二氧化锰是该反应的催化剂，起催化作用，故填催化作用。
(2) 根据质量守恒定律，反应前总质量为$50\mathrm{g}+1\mathrm{g}=51\mathrm{g}$，反应后剩余物总质量为$49.4\mathrm{g}$，生成氧气的质量为$51\mathrm{g}-49.4\mathrm{g}=1.6\mathrm{g}$，故填$1.6\mathrm{g}$。
(3) 解：设生成$1.6\mathrm{g}$氧气需要过氧化氢的质量为$x$。
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}} 2H_{2}O + O_{2}↑}$
$\quad68\qquad\qquad\quad\quad 32$
$\quad x\qquad\qquad\quad\quad 1.6\mathrm{g}$
$\dfrac{68}{32}=\dfrac{x}{1.6\mathrm{g}}$
$x=3.4\mathrm{g}$
答：该同学所用过氧化氢溶液中过氧化氢的质量为$3.4\mathrm{g}$。
【答案】
(1) 催化作用；(2) $1.6\mathrm{g}$；(3) $3.4\mathrm{g}$
【知识点】
催化剂的作用、质量守恒定律、根据化学方程式的计算
【点评】
本题为初中化学基础题型，结合催化剂概念、质量守恒定律和化学方程式计算，考查学生对基础知识点的掌握及简单计算能力，步骤清晰，难度适中。
【难度系数】
0.6
