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1.请写出下列反应的化学方程式。
(1)高温煅烧石灰石
(2)金属镁着火不能用$\ce{CO_{2}}$灭火,因为镁能在$\ce{CO_{2}}$中燃烧生成碳和氧化镁
(3)用纳米级的某种氧化物作催化剂,可以使汽车尾气中的$\ce{CO}$和$\ce{NO}$迅速反应转化为两种气体,其中一种是空气中含量最高的气体
(4)在$440°\mathrm{C}$和高压下,利用金属钠与二氧化碳作用得到金刚石($\mathrm{C}$)和碳酸钠
(1)高温煅烧石灰石
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
。(2)金属镁着火不能用$\ce{CO_{2}}$灭火,因为镁能在$\ce{CO_{2}}$中燃烧生成碳和氧化镁
$\ce{2Mg + CO_{2}\xlongequal{点燃}2MgO + C}$
。(3)用纳米级的某种氧化物作催化剂,可以使汽车尾气中的$\ce{CO}$和$\ce{NO}$迅速反应转化为两种气体,其中一种是空气中含量最高的气体
$\ce{2CO + 2NO\xlongequal{纳米级的某种氧化物}N_{2} + 2CO_{2}}$
。(4)在$440°\mathrm{C}$和高压下,利用金属钠与二氧化碳作用得到金刚石($\mathrm{C}$)和碳酸钠
$\ce{4Na + 3CO_{2}\xlongequal[高压]{440 ℃}C + 2Na_{2}CO_{3}}$
。答案
1.(1) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
(2) $\ce{2Mg + CO_{2}\xlongequal{点燃}2MgO + C}$
(3) $\ce{2CO + 2NO\xlongequal{纳米级的某种氧化物}N_{2} + 2CO_{2}}$
(4) $\ce{4Na + 3CO_{2}\xlongequal[高压]{440 ℃}C + 2Na_{2}CO_{3}}$
(2) $\ce{2Mg + CO_{2}\xlongequal{点燃}2MgO + C}$
(3) $\ce{2CO + 2NO\xlongequal{纳米级的某种氧化物}N_{2} + 2CO_{2}}$
(4) $\ce{4Na + 3CO_{2}\xlongequal[高压]{440 ℃}C + 2Na_{2}CO_{3}}$
解析
【分析】本题需根据每个反应的反应物、生成物及反应条件，结合质量守恒定律配平化学方程式，同时标注反应条件和气体符号。具体思路：（1）高温煅烧石灰石，反应物为碳酸钙，生成物为氧化钙和二氧化碳，反应条件为高温；（2）镁在二氧化碳中燃烧，反应物为镁和二氧化碳，生成物为氧化镁和碳，反应条件为点燃；（3）汽车尾气中CO和NO反应，生成物含空气中含量最高的氮气，另一种为二氧化碳，反应条件为纳米级氧化物作催化剂；（4）钠与二氧化碳在440℃、高压下反应，生成物为金刚石和碳酸钠，需配平并标注反应条件。
【解析】（1）碳酸钙在高温条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，根据原子守恒配平，二氧化碳为气体需标注向上箭头；（2）镁与二氧化碳在点燃条件下发生置换反应，生成氧化镁和碳，配平后原子种类和数目守恒；（3）CO和NO在纳米级氧化物催化下反应，生成物为氮气（空气中含量最高的气体）和二氧化碳，配平后符合原子守恒；（4）钠与二氧化碳在440℃、高压下反应，生成金刚石和碳酸钠，配平后原子种类和数目守恒，标注对应反应条件。
【答案】(1) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；(2) $\ce{2Mg + CO_{2}\xlongequal{点燃}2MgO + C}$；(3) $\ce{2CO + 2NO\xlongequal{纳米级的某种氧化物}N_{2} + 2CO_{2}}$；(4) $\ce{4Na + 3CO_{2}\xlongequal[高压]{440 ℃}C + 2Na_{2}CO_{3}}$
【知识点】化学方程式书写、质量守恒定律应用
【点评】本题为基础化学方程式书写题，考查学生对常见反应的反应物、生成物、反应条件的掌握，以及配平化学方程式的能力，是化学学习的核心基础内容。
【难度系数】0.7
【解析】（1）碳酸钙在高温条件下分解生成氧化钙和二氧化碳，根据原子守恒配平，二氧化碳为气体需标注向上箭头；（2）镁与二氧化碳在点燃条件下发生置换反应，生成氧化镁和碳，配平后原子种类和数目守恒；（3）CO和NO在纳米级氧化物催化下反应，生成物为氮气（空气中含量最高的气体）和二氧化碳，配平后符合原子守恒；（4）钠与二氧化碳在440℃、高压下反应，生成金刚石和碳酸钠，配平后原子种类和数目守恒，标注对应反应条件。
【答案】(1) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$；(2) $\ce{2Mg + CO_{2}\xlongequal{点燃}2MgO + C}$；(3) $\ce{2CO + 2NO\xlongequal{纳米级的某种氧化物}N_{2} + 2CO_{2}}$；(4) $\ce{4Na + 3CO_{2}\xlongequal[高压]{440 ℃}C + 2Na_{2}CO_{3}}$
【知识点】化学方程式书写、质量守恒定律应用
【点评】本题为基础化学方程式书写题，考查学生对常见反应的反应物、生成物、反应条件的掌握，以及配平化学方程式的能力，是化学学习的核心基础内容。
【难度系数】0.7
2.结合有关知识回答下列问题。
(1)某物质R在氧气中燃烧的表达式为$\ce{R + O_{2} \xrightarrow{\mathrm{点燃}} CO_{2} + H_{2}O}$，而且已知4.6 g R与一定量的氧气反应，生成8.8 g $\ce{CO_{2}}$和5.4 g $\ce{H_{2}O}$，则参加反应的氧气的质量为
(2)某物质M在氧气中燃烧的表达式为$\ce{M + O_{2} \xrightarrow{\mathrm{点燃}} CO_{2} + H_{2}O}$，则M中一定含有
(3)某物质Q在氧气中燃烧的化学方程式为$\ce{Q + 3O_{2} \xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO_{2} + 3H_{2}O}$，则Q的化学式是
(1)某物质R在氧气中燃烧的表达式为$\ce{R + O_{2} \xrightarrow{\mathrm{点燃}} CO_{2} + H_{2}O}$，而且已知4.6 g R与一定量的氧气反应，生成8.8 g $\ce{CO_{2}}$和5.4 g $\ce{H_{2}O}$，则参加反应的氧气的质量为
9.6
g，R中一定含有C、H、O
元素，得出此结论的依据是质量守恒定律
。(2)某物质M在氧气中燃烧的表达式为$\ce{M + O_{2} \xrightarrow{\mathrm{点燃}} CO_{2} + H_{2}O}$，则M中一定含有
C、H
元素，得出此结论的依据是化学反应前后元素种类不变
。(3)某物质Q在氧气中燃烧的化学方程式为$\ce{Q + 3O_{2} \xlongequal{\mathrm{点燃}} 2CO_{2} + 3H_{2}O}$，则Q的化学式是
$\ce{C_{2}H_{6}O}$
，推断Q的化学式的依据是化学反应前后原子个数和种类不变
。答案
2.(1) 9.6 C、H、O 质量守恒定律
(2) C、H 化学反应前后元素种类不变
(3) $\ce{C_{2}H_{6}O}$ 化学反应前后原子个数和种类不变
解析:(1)根据质量守恒定律,参加反应的氧气的质量为8.8 g+5.4 g-4.6 g=9.6 g;8.8 g二氧化碳中氧元素的质量为8.8 g×$\dfrac{32}{44}$×100%=6.4 g;5.4 g水中氧元素的质量为5.4 g×$\dfrac{16}{18}$×100%=4.8 g;参加反应的氧气的质量为9.6 g,则R中氧元素的质量为6.4 g+4.8 g-9.6 g=1.6 g。二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素来自R,因此R中含有碳元素、氢元素和氧元素。(2)由题意“M在氧气中燃烧的表达式为$\ce{M + O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + H_{2}O}$”可知M中一定含有C、H元素。(3)根据质量守恒定律可知,反应前后元素种类不变,原子个数和种类不变,反应后共有2个C原子、6个H原子、7个O原子,反应前有6个O原子,则一个Q中共有2个C原子、6个H原子、1个O原子,即该物质的化学式是$\ce{C_{2}H_{6}O}$。
(2) C、H 化学反应前后元素种类不变
(3) $\ce{C_{2}H_{6}O}$ 化学反应前后原子个数和种类不变
解析:(1)根据质量守恒定律,参加反应的氧气的质量为8.8 g+5.4 g-4.6 g=9.6 g;8.8 g二氧化碳中氧元素的质量为8.8 g×$\dfrac{32}{44}$×100%=6.4 g;5.4 g水中氧元素的质量为5.4 g×$\dfrac{16}{18}$×100%=4.8 g;参加反应的氧气的质量为9.6 g,则R中氧元素的质量为6.4 g+4.8 g-9.6 g=1.6 g。二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素来自R,因此R中含有碳元素、氢元素和氧元素。(2)由题意“M在氧气中燃烧的表达式为$\ce{M + O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + H_{2}O}$”可知M中一定含有C、H元素。(3)根据质量守恒定律可知,反应前后元素种类不变,原子个数和种类不变,反应后共有2个C原子、6个H原子、7个O原子,反应前有6个O原子,则一个Q中共有2个C原子、6个H原子、1个O原子,即该物质的化学式是$\ce{C_{2}H_{6}O}$。
解析
【分析】
本题围绕质量守恒定律的应用设置三小问，核心思路如下：
1. 第(1)问：先利用质量守恒定律计算参加反应的氧气质量，再通过计算生成物中碳、氢元素的总质量与R的质量对比，判断R是否含氧元素，依据是质量守恒定律（反应前后元素种类、质量不变）。
2. 第(2)问：根据反应前后元素种类不变，结合反应物氧气提供氧元素，推断M的元素组成，无需计算质量，仅判断元素来源。
3. 第(3)问：利用化学方程式中反应前后原子的种类和数目不变，通过计算反应前后各原子数量推导Q的化学式，核心是原子守恒。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，参加反应的氧气质量 = 生成$\ce{CO_{2}}$的质量 + 生成$\ce{H_{2}O}$的质量 - R的质量，即：$8.8\ \mathrm{g} + 5.4\ \mathrm{g} - 4.6\ \mathrm{g} = 9.6\ \mathrm{g}$。
计算生成物中碳、氢元素的质量：$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量 = $8.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 2.4\ \mathrm{g}$；$\ce{H_{2}O}$中氢元素质量 = $5.4\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 0.6\ \mathrm{g}$；碳、氢元素总质量 = $2.4\ \mathrm{g} + 0.6\ \mathrm{g} = 3\ \mathrm{g}$。由于$3\ \mathrm{g} ＜ 4.6\ \mathrm{g}$（R的质量），说明R中除含碳、氢元素外，还含有氧元素，依据是质量守恒定律（反应前后元素种类不变）。
(2) 化学反应前后元素种类不变，生成物$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$中含C、H、O三种元素，反应物$\ce{O_{2}}$仅提供O元素，因此M中一定含有C、H元素，依据是化学反应前后元素种类不变。
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。反应后：C原子数为2，H原子数为6，O原子数为$2×2 + 3×1 =7$；反应前$\ce{O_{2}}$提供的O原子数为$3×2=6$，因此1个Q分子中含2个C原子、6个H原子、1个O原子，故Q的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$，推断依据是化学反应前后原子个数和种类不变。
【答案】
(1) 9.6；C、H、O；质量守恒定律
(2) C、H；化学反应前后元素种类不变
(3) $\ce{C_{2}H_{6}O}$；化学反应前后原子个数和种类不变
【知识点】
质量守恒定律、元素组成判断、化学式推断
【点评】
本题是初中化学质量守恒定律的典型应用题型，涵盖了质量守恒定律的不同考查角度：计算反应物质量、判断物质元素组成、推导物质化学式，知识点基础且核心，要求学生熟练掌握质量守恒定律的内涵（元素守恒、原子守恒），整体难度适中，适合巩固基础。
【难度系数】
0.6
本题围绕质量守恒定律的应用设置三小问，核心思路如下：
1. 第(1)问：先利用质量守恒定律计算参加反应的氧气质量，再通过计算生成物中碳、氢元素的总质量与R的质量对比，判断R是否含氧元素，依据是质量守恒定律（反应前后元素种类、质量不变）。
2. 第(2)问：根据反应前后元素种类不变，结合反应物氧气提供氧元素，推断M的元素组成，无需计算质量，仅判断元素来源。
3. 第(3)问：利用化学方程式中反应前后原子的种类和数目不变，通过计算反应前后各原子数量推导Q的化学式，核心是原子守恒。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，参加反应的氧气质量 = 生成$\ce{CO_{2}}$的质量 + 生成$\ce{H_{2}O}$的质量 - R的质量，即：$8.8\ \mathrm{g} + 5.4\ \mathrm{g} - 4.6\ \mathrm{g} = 9.6\ \mathrm{g}$。
计算生成物中碳、氢元素的质量：$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量 = $8.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 2.4\ \mathrm{g}$；$\ce{H_{2}O}$中氢元素质量 = $5.4\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 0.6\ \mathrm{g}$；碳、氢元素总质量 = $2.4\ \mathrm{g} + 0.6\ \mathrm{g} = 3\ \mathrm{g}$。由于$3\ \mathrm{g} ＜ 4.6\ \mathrm{g}$（R的质量），说明R中除含碳、氢元素外，还含有氧元素，依据是质量守恒定律（反应前后元素种类不变）。
(2) 化学反应前后元素种类不变，生成物$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$中含C、H、O三种元素，反应物$\ce{O_{2}}$仅提供O元素，因此M中一定含有C、H元素，依据是化学反应前后元素种类不变。
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。反应后：C原子数为2，H原子数为6，O原子数为$2×2 + 3×1 =7$；反应前$\ce{O_{2}}$提供的O原子数为$3×2=6$，因此1个Q分子中含2个C原子、6个H原子、1个O原子，故Q的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$，推断依据是化学反应前后原子个数和种类不变。
【答案】
(1) 9.6；C、H、O；质量守恒定律
(2) C、H；化学反应前后元素种类不变
(3) $\ce{C_{2}H_{6}O}$；化学反应前后原子个数和种类不变
【知识点】
质量守恒定律、元素组成判断、化学式推断
【点评】
本题是初中化学质量守恒定律的典型应用题型，涵盖了质量守恒定律的不同考查角度：计算反应物质量、判断物质元素组成、推导物质化学式，知识点基础且核心，要求学生熟练掌握质量守恒定律的内涵（元素守恒、原子守恒），整体难度适中，适合巩固基础。
【难度系数】
0.6
3.大气中二氧化碳含量升高给全球气候带来了重大影响。为了降低二氧化碳的含量,我国科学家进行了积极探索。如图所示是消耗并利用二氧化碳的原理之一,回答下列问题。
(1)丁是一种常见的氧化物,请在方框中画出丁的微观示意图。
(2)该反应中参加反应的乙和甲的分子个数比为
(3)请以此反应为例,从微观角度解释其遵守质量守恒定律的原因:
(1)丁是一种常见的氧化物,请在方框中画出丁的微观示意图。
(2)该反应中参加反应的乙和甲的分子个数比为
3:1
。(3)请以此反应为例,从微观角度解释其遵守质量守恒定律的原因:
反应前后,碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变
。答案
3.(1) [图1]
(2) 3:1
(3) 反应前后,碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变
解析:由反应的微观示意图和质量守恒定律可知,丁为常见氧化物,应为水,该反应是氢气与二氧化碳在催化剂条件下反应生成水和甲醇,反应的化学方程式为$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{催化剂}H_{2}O + CH_{3}OH}$。
(1)由上述分析可知,丁是水,水是由水分子构成的,微观图示为[图1]。
(2)由化学方程式的意义可知,参加反应的乙和甲的分子个数比为3:1。
(3)化学变化的微观实质为原子的重新组合,由图可知,该反应前后,碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变,则物质的总质量不变。
(2) 3:1
(3) 反应前后,碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变
解析:由反应的微观示意图和质量守恒定律可知,丁为常见氧化物,应为水,该反应是氢气与二氧化碳在催化剂条件下反应生成水和甲醇,反应的化学方程式为$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{催化剂}H_{2}O + CH_{3}OH}$。
(1)由上述分析可知,丁是水,水是由水分子构成的,微观图示为[图1]。
(2)由化学方程式的意义可知,参加反应的乙和甲的分子个数比为3:1。
(3)化学变化的微观实质为原子的重新组合,由图可知,该反应前后,碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变,则物质的总质量不变。
解析
【分析】
首先根据微观示意图确定各物质的构成：甲由1个碳原子和2个氧原子构成，化学式为$\ce{CO_{2}}$；乙由2个氢原子构成，化学式为$\ce{H_{2}}$；丙由1个碳原子、4个氢原子和1个氧原子构成，化学式为$\ce{CH_{3}OH}$。根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，可推出丁为常见氧化物，即$\ce{H_{2}O}$。再配平反应的化学方程式，即可解决各问题。
【解析】
步骤1：确定各物质的化学式：甲为$\ce{CO_{2}}$，乙为$\ce{H_{2}}$，丙为$\ce{CH_{3}OH}$。
步骤2：根据质量守恒定律，反应前后原子总数不变：反应前C原子1个，O原子2个，H原子总数为$2n$（$n$为乙的分子数）；反应后丙中含C1个、O1个、H4个，丁为氧化物，结合反应可知丁为$\ce{H_{2}O}$（含1个O、2个H），则反应后H总数为$4+2=6$，故$2n=6$，$n=3$，丁为$\ce{H_{2}O}$，配平后化学方程式为$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{催化剂}H_{2}O + CH_{3}OH}$。
步骤3：解决问题：
(1) 丁为水，水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，微观示意图为：由2个小白球（氢原子）和1个灰球（氧原子）组成的分子；
(2) 参加反应的乙（$\ce{H_{2}}$）和甲（$\ce{CO_{2}}$）的分子个数比为$3:1$；
(3) 从微观角度，反应前后碳、氢、氧原子的种类、数目、质量均不变，因此反应遵守质量守恒定律。
【答案】
(1) （画出一个水分子的微观示意图：2个氢原子（小白球）和1个氧原子（灰球）构成的分子）
(2) $3:1$
(3) 反应前后，碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式，微观粒子与物质构成
【点评】
本题通过微观反应示意图考查质量守恒定律的应用，要求学生能将微观粒子与宏观物质对应，配平反应并解释质量守恒的微观原因，是化学基础题型，需掌握微观示意图的分析方法。
【难度系数】
0.6
首先根据微观示意图确定各物质的构成：甲由1个碳原子和2个氧原子构成，化学式为$\ce{CO_{2}}$；乙由2个氢原子构成，化学式为$\ce{H_{2}}$；丙由1个碳原子、4个氢原子和1个氧原子构成，化学式为$\ce{CH_{3}OH}$。根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，可推出丁为常见氧化物，即$\ce{H_{2}O}$。再配平反应的化学方程式，即可解决各问题。
【解析】
步骤1：确定各物质的化学式：甲为$\ce{CO_{2}}$，乙为$\ce{H_{2}}$，丙为$\ce{CH_{3}OH}$。
步骤2：根据质量守恒定律，反应前后原子总数不变：反应前C原子1个，O原子2个，H原子总数为$2n$（$n$为乙的分子数）；反应后丙中含C1个、O1个、H4个，丁为氧化物，结合反应可知丁为$\ce{H_{2}O}$（含1个O、2个H），则反应后H总数为$4+2=6$，故$2n=6$，$n=3$，丁为$\ce{H_{2}O}$，配平后化学方程式为$\ce{3H_{2} + CO_{2}\xlongequal{催化剂}H_{2}O + CH_{3}OH}$。
步骤3：解决问题：
(1) 丁为水，水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，微观示意图为：由2个小白球（氢原子）和1个灰球（氧原子）组成的分子；
(2) 参加反应的乙（$\ce{H_{2}}$）和甲（$\ce{CO_{2}}$）的分子个数比为$3:1$；
(3) 从微观角度，反应前后碳、氢、氧原子的种类、数目、质量均不变，因此反应遵守质量守恒定律。
【答案】
(1) （画出一个水分子的微观示意图：2个氢原子（小白球）和1个氧原子（灰球）构成的分子）
(2) $3:1$
(3) 反应前后，碳、氢、氧原子的种类、数目、质量不变
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式，微观粒子与物质构成
【点评】
本题通过微观反应示意图考查质量守恒定律的应用，要求学生能将微观粒子与宏观物质对应，配平反应并解释质量守恒的微观原因，是化学基础题型，需掌握微观示意图的分析方法。
【难度系数】
0.6
