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13. 科学家用“人工树叶”模拟光合作用，吸收$\ce{CO_{2}}$并获得$\ce{O_{2}}$，实现“碳中和”。其反应的微观示意图如图所示：
(1)通过微观示意图可知，化学反应前后原子种类
(2)写出该反应的化学方程式：
(1)通过微观示意图可知，化学反应前后原子种类
不变
（填“改变”或“不变”）。(2)写出该反应的化学方程式：
$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$
。答案
13.(1)不变
(2)$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$
(2)$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$
解析
【分析】首先观察微观示意图，对比反应前后的原子种类，判断化学反应前后原子的变化；再根据微观粒子的构成确定反应物和生成物的化学式，结合质量守恒定律配平化学方程式。
【解析】(1) 化学反应的本质是分子破裂为原子，原子重新组合成新分子，从微观示意图可知，反应前后氢、氧、碳原子的种类没有改变，故填“不变”。(2) 由微观示意图可知，反应物是水（$\ce{H_{2}O}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），生成物是甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$），根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$。
【答案】(1)不变；(2)$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$
【知识点】质量守恒定律；化学方程式书写
【点评】本题通过微观反应示意图考查化学反应的微观本质和化学方程式的配平，属于基础题型，侧重对基础知识的考查。
【难度系数】0.7
【解析】(1) 化学反应的本质是分子破裂为原子，原子重新组合成新分子，从微观示意图可知，反应前后氢、氧、碳原子的种类没有改变，故填“不变”。(2) 由微观示意图可知，反应物是水（$\ce{H_{2}O}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），生成物是甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$），根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，配平后化学方程式为$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$。
【答案】(1)不变；(2)$\ce{CO_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2O_{2}}$
【知识点】质量守恒定律；化学方程式书写
【点评】本题通过微观反应示意图考查化学反应的微观本质和化学方程式的配平，属于基础题型，侧重对基础知识的考查。
【难度系数】0.7
14. 运用“质量守恒定律”解决下列问题：
(1)某物质甲完全燃烧后生成水和二氧化碳，则该物质中一定含有的元素是
(2)黑火药的主要成分是一硝、二磺、三木炭。黑火药爆炸的化学方程式可表示为$2KNO_3 + 3C + S = K_2S + N_2↑ + 3X$，则X的化学式是
(3)小树苗经过几年生长变成参天大树后质量远大于小树苗质量的原因是
(4)已知天然气(主要成分为$CH_4$)完全燃烧生成水和二氧化碳，写出该反应的化学方程式：
(1)某物质甲完全燃烧后生成水和二氧化碳，则该物质中一定含有的元素是
碳、氢(或C、H)
，可能含有的元素是氧元素(或O)
。若甲的质量是1.6 g，生成二氧化碳的质量是4.4 g，水的质量是3.6 g，则碳、氢元素的质量比是3:1
，甲物质的组成元素是碳、氢(或C、H)
。(2)黑火药的主要成分是一硝、二磺、三木炭。黑火药爆炸的化学方程式可表示为$2KNO_3 + 3C + S = K_2S + N_2↑ + 3X$，则X的化学式是
$\ce{CO_{2}}$
。(3)小树苗经过几年生长变成参天大树后质量远大于小树苗质量的原因是
小树苗从外界吸收水和二氧化碳等物质后合成自身的组成物质,致使本身质量越来越大
。(4)已知天然气(主要成分为$CH_4$)完全燃烧生成水和二氧化碳，写出该反应的化学方程式：
$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
。答案
14.(1)碳、氢(或C、H) 氧元素(或O) 3：1 碳、氢(或C、H)
(2)$\ce{CO_{2}}$
(3)小树苗从外界吸收水和二氧化碳等物质后合成自身的组成物质,致使本身质量越来越大
(4)$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(2)$\ce{CO_{2}}$
(3)小树苗从外界吸收水和二氧化碳等物质后合成自身的组成物质,致使本身质量越来越大
(4)$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
解析
【分析】
本题围绕质量守恒定律展开，分四个小问，解题思路如下：
1. 对于(1)：利用质量守恒定律，反应前后元素种类不变，结合燃烧反应的反应物（氧气）元素组成，判断甲的元素种类；再通过计算生成物中碳、氢元素的质量，与甲的质量对比，确定是否含氧元素，并计算碳氢质量比。
2. 对于(2)：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，通过对比反应前后各原子的数量，推导X的化学式。
3. 对于(3)：结合质量守恒定律，植物生长过程中吸收外界物质合成自身，导致质量增加，解释原因。
4. 对于(4)：根据反应物、生成物及反应条件，结合化学方程式的配平原则，写出甲烷燃烧的化学方程式。
【解析】
(1) ① 物质甲燃烧是与O₂反应，生成物为CO₂和H₂O，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，O₂提供O元素，因此甲中一定含碳（C）、氢（H）元素，可能含氧（O）元素。
② 计算碳元素质量：$m(C)=4.4g×\frac{12}{44}=1.2g$；氢元素质量：$m(H)=3.6g×\frac{2}{18}=0.4g$；碳、氢元素质量比为$1.2g:0.4g=3:1$；碳、氢元素总质量为$1.2g+0.4g=1.6g$，等于甲的质量，说明甲中不含氧元素，组成元素为碳、氢（C、H）。
(2) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前原子总数为K:2、N:2、O:6、C:3、S:1；反应后现有原子为K:2、S:1、N:2，因此3个X分子中含3个C原子和6个O原子，即每个X含1个C和2个O，故X的化学式为$\ce{CO_{2}}$。
(3) 小树苗生长过程中，通过光合作用从外界吸收水和二氧化碳等物质，合成自身的组成物质（有机物），积累了大量质量，因此长成参天大树后质量远大于初始质量。
(4) 天然气主要成分CH₄完全燃烧，反应物为CH₄和O₂，生成物为CO₂和H₂O，反应条件为点燃，配平后化学方程式为：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$。
【答案】
14.(1)碳、氢(或C、H) 氧元素(或O) 3：1 碳、氢(或C、H)
(2)$\ce{CO_{2}}$
(3)小树苗从外界吸收水和二氧化碳等物质后合成自身的组成物质,致使本身质量越来越大
(4)$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、元素质量计算
【点评】
本题是质量守恒定律的典型应用题目，涵盖了元素种类判断、化学式推导、化学方程式书写等核心考点，难度适中，考查学生对质量守恒定律的理解与基础应用能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕质量守恒定律展开，分四个小问，解题思路如下：
1. 对于(1)：利用质量守恒定律，反应前后元素种类不变，结合燃烧反应的反应物（氧气）元素组成，判断甲的元素种类；再通过计算生成物中碳、氢元素的质量，与甲的质量对比，确定是否含氧元素，并计算碳氢质量比。
2. 对于(2)：根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，通过对比反应前后各原子的数量，推导X的化学式。
3. 对于(3)：结合质量守恒定律，植物生长过程中吸收外界物质合成自身，导致质量增加，解释原因。
4. 对于(4)：根据反应物、生成物及反应条件，结合化学方程式的配平原则，写出甲烷燃烧的化学方程式。
【解析】
(1) ① 物质甲燃烧是与O₂反应，生成物为CO₂和H₂O，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，O₂提供O元素，因此甲中一定含碳（C）、氢（H）元素，可能含氧（O）元素。
② 计算碳元素质量：$m(C)=4.4g×\frac{12}{44}=1.2g$；氢元素质量：$m(H)=3.6g×\frac{2}{18}=0.4g$；碳、氢元素质量比为$1.2g:0.4g=3:1$；碳、氢元素总质量为$1.2g+0.4g=1.6g$，等于甲的质量，说明甲中不含氧元素，组成元素为碳、氢（C、H）。
(2) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变：反应前原子总数为K:2、N:2、O:6、C:3、S:1；反应后现有原子为K:2、S:1、N:2，因此3个X分子中含3个C原子和6个O原子，即每个X含1个C和2个O，故X的化学式为$\ce{CO_{2}}$。
(3) 小树苗生长过程中，通过光合作用从外界吸收水和二氧化碳等物质，合成自身的组成物质（有机物），积累了大量质量，因此长成参天大树后质量远大于初始质量。
(4) 天然气主要成分CH₄完全燃烧，反应物为CH₄和O₂，生成物为CO₂和H₂O，反应条件为点燃，配平后化学方程式为：$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$。
【答案】
14.(1)碳、氢(或C、H) 氧元素(或O) 3：1 碳、氢(或C、H)
(2)$\ce{CO_{2}}$
(3)小树苗从外界吸收水和二氧化碳等物质后合成自身的组成物质,致使本身质量越来越大
(4)$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写、元素质量计算
【点评】
本题是质量守恒定律的典型应用题目，涵盖了元素种类判断、化学式推导、化学方程式书写等核心考点，难度适中，考查学生对质量守恒定律的理解与基础应用能力。
【难度系数】
0.6
化学方程式 —— 化学反应的“国际通用语言”
在化学发展的早期，人们描述化学反应的方式五花八门：有的用文字描述“碳和氧气点燃生成二氧化碳”，有的用符号拼凑，还有的甚至用图形表示。这些方式不仅繁琐，而且不同国家的科学家难以统一理解，严重阻碍了化学的交流与发展。
直到19世纪，随着原子－分子论的确立，化学家们开始用化学式来表示物质，用“——”连接反应物和生成物，配上条件和系数，形成了我们今天熟悉的化学方程式。它的出现，让化学反应的描述变得简洁、精准，而且全球通用，就像科学界的“国际语言”。
化学方程式的优势远不止于此：它不仅能告诉我们“反应物、生成物是什么，反应条件是什么”，还能通过化学计量数体现出反应中各物质的粒子个数比，通过相对分子质量体现出各物质之间的质量比。
正是因为化学方程式能将化学反应的“质”和“量”同时体现出来，它才成为化学研究、生产和学习中不可或缺的工具。
思考：结合材料，说说化学方程式作为化学反应的“国际通用语言”，相比文字表达式有哪些优势？
在化学发展的早期，人们描述化学反应的方式五花八门：有的用文字描述“碳和氧气点燃生成二氧化碳”，有的用符号拼凑，还有的甚至用图形表示。这些方式不仅繁琐，而且不同国家的科学家难以统一理解，严重阻碍了化学的交流与发展。
直到19世纪，随着原子－分子论的确立，化学家们开始用化学式来表示物质，用“——”连接反应物和生成物，配上条件和系数，形成了我们今天熟悉的化学方程式。它的出现，让化学反应的描述变得简洁、精准，而且全球通用，就像科学界的“国际语言”。
化学方程式的优势远不止于此：它不仅能告诉我们“反应物、生成物是什么，反应条件是什么”，还能通过化学计量数体现出反应中各物质的粒子个数比，通过相对分子质量体现出各物质之间的质量比。
正是因为化学方程式能将化学反应的“质”和“量”同时体现出来，它才成为化学研究、生产和学习中不可或缺的工具。
思考：结合材料，说说化学方程式作为化学反应的“国际通用语言”，相比文字表达式有哪些优势？
答案
解：
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
解析
【分析】
本题需结合给定材料，对比文字表达式与化学方程式的差异，从交流通用性、信息承载量、功能全面性三个维度提取化学方程式的优势，整理为条理清晰的要点，确保答案符合题目要求。
【解析】
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
【答案】
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
【知识点】
化学方程式的意义、化学用语的作用
【点评】
本题结合化学发展的历史材料，考查学生对化学方程式优势的理解，要求学生具备材料分析与信息提取能力，属于基础理解类题目，有助于学生认识化学用语的重要性。
【难度系数】
0.6
本题需结合给定材料，对比文字表达式与化学方程式的差异，从交流通用性、信息承载量、功能全面性三个维度提取化学方程式的优势，整理为条理清晰的要点，确保答案符合题目要求。
【解析】
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
【答案】
相比文字表达式，化学方程式有以下优势：
1. 表述简洁、精准，采用国际统一的化学符号体系，全球通用，不同国家的相关研究者都能统一理解，消除了不同语言文字带来的交流障碍，可有效促进化学领域的交流与发展。
2. 除了可以明确呈现反应物、生成物的种类和反应条件之外，还能通过化学计量数体现反应中各物质的粒子个数比，结合相对分子质量可以得出反应中各物质之间的质量比。
3. 可以同时完整体现化学反应的“质”和“量”两方面的含义，功能更全面，是化学研究、生产和学习中不可或缺的实用工具。
【知识点】
化学方程式的意义、化学用语的作用
【点评】
本题结合化学发展的历史材料，考查学生对化学方程式优势的理解，要求学生具备材料分析与信息提取能力，属于基础理解类题目，有助于学生认识化学用语的重要性。
【难度系数】
0.6
