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8. (2025·信阳潢川期中)将2.4 g $\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$的混合气体完全燃烧，生成水的质量为10.8 g。则原混合气体中$\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$的质量比为（
A.$1:1$
B.$2:1$
C.$3:1$
D.$5:3$
D
）A.$1:1$
B.$2:1$
C.$3:1$
D.$5:3$
答案
8. D 提示:根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,生成水的质量为10.8 g,则生成水中的氢元素全部来自$\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$,氢元素的质量为$10.8\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}×100\%=1.2\ \mathrm{g}$;设混合气体中$\ce{C_{2}H_{6}}$的质量为$x$,$\ce{H_{2}}$的质量为$y$,则混合气体总质量为$x+y=2.4\ \mathrm{g}$,氢元素总质量为$x×\frac{6}{30}×100\%+y=1.2\ \mathrm{g}$,解得$x=1.5\ \mathrm{g}$,$y=0.9\ \mathrm{g}$,故$\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$的质量比为$1.5\ \mathrm{g}:0.9\ \mathrm{g}=5:3$。
解析
【分析】
本题需结合质量守恒定律，利用元素质量关系解题。首先明确：混合气体完全燃烧生成的水中的氢元素全部来自$\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$，先通过水的质量算出氢元素总质量；再设两种气体的质量为未知数，根据混合气体总质量、氢元素总质量列二元一次方程组，求解后计算质量比即可。
【解析】
1. 计算生成水中氢元素的质量：
水的化学式为$\ce{H_{2}O}$，氢元素的质量分数为$\frac{2×1}{2×1+16}=\frac{2}{18}$，则氢元素总质量为：
$10.8\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=1.2\ \mathrm{g}$。
2. 设混合气体中$\ce{C_{2}H_{6}}$的质量为$x$，$\ce{H_{2}}$的质量为$y$，根据题意列方程组：
混合气体总质量：$x + y = 2.4\ \mathrm{g}$；
氢元素总质量：$\ce{C_{2}H_{6}}$中氢元素质量为$x×\frac{6×1}{2×12+6×1}=0.2x$，$\ce{H_{2}}$中氢元素质量为$y$，故$0.2x + y = 1.2\ \mathrm{g}$。
3. 解方程组：
用第二个方程减去第一个方程：$(0.2x + y)-(x + y)=1.2\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}$，得$-0.8x=-1.2\ \mathrm{g}$，解得$x=1.5\ \mathrm{g}$；
代入$x + y=2.4\ \mathrm{g}$，得$y=0.9\ \mathrm{g}$。
4. 计算质量比：
$\ce{C_{2}H_{6}}$与$\ce{H_{2}}$的质量比为$1.5\ \mathrm{g}:0.9\ \mathrm{g}=5:3$。
【答案】D
【知识点】质量守恒定律；根据化学式计算元素质量分数
【点评】本题核心是利用反应前后元素质量守恒建立方程，需准确计算物质中元素的质量分数，属于化学计算的基础应用题型，难度适中。
【难度系数】0.6
本题需结合质量守恒定律，利用元素质量关系解题。首先明确：混合气体完全燃烧生成的水中的氢元素全部来自$\ce{C_{2}H_{6}}$和$\ce{H_{2}}$，先通过水的质量算出氢元素总质量；再设两种气体的质量为未知数，根据混合气体总质量、氢元素总质量列二元一次方程组，求解后计算质量比即可。
【解析】
1. 计算生成水中氢元素的质量：
水的化学式为$\ce{H_{2}O}$，氢元素的质量分数为$\frac{2×1}{2×1+16}=\frac{2}{18}$，则氢元素总质量为：
$10.8\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=1.2\ \mathrm{g}$。
2. 设混合气体中$\ce{C_{2}H_{6}}$的质量为$x$，$\ce{H_{2}}$的质量为$y$，根据题意列方程组：
混合气体总质量：$x + y = 2.4\ \mathrm{g}$；
氢元素总质量：$\ce{C_{2}H_{6}}$中氢元素质量为$x×\frac{6×1}{2×12+6×1}=0.2x$，$\ce{H_{2}}$中氢元素质量为$y$，故$0.2x + y = 1.2\ \mathrm{g}$。
3. 解方程组：
用第二个方程减去第一个方程：$(0.2x + y)-(x + y)=1.2\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}$，得$-0.8x=-1.2\ \mathrm{g}$，解得$x=1.5\ \mathrm{g}$；
代入$x + y=2.4\ \mathrm{g}$，得$y=0.9\ \mathrm{g}$。
4. 计算质量比：
$\ce{C_{2}H_{6}}$与$\ce{H_{2}}$的质量比为$1.5\ \mathrm{g}:0.9\ \mathrm{g}=5:3$。
【答案】D
【知识点】质量守恒定律；根据化学式计算元素质量分数
【点评】本题核心是利用反应前后元素质量守恒建立方程，需准确计算物质中元素的质量分数，属于化学计算的基础应用题型，难度适中。
【难度系数】0.6
9. 氧气是人类不可离开的物质。根据下列装置图回答问题。
(1) 实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式为
(2) 某同学欲按图F所示方法做细铁丝燃烧的实验，收集所需氧气最好选用的装置是
(3) 如图所示，利用红磷与空气中的氧气反应验证质量守恒定律。
①用红热的玻璃管引燃红磷，其燃烧过程中能观察到的现象是
②待红磷熄灭后再次称量，天平不再平衡，其原因可能是
A. 装置漏气
B. 用橡胶塞塞紧锥形瓶速度太慢
C. 红磷太少
D. 没有等锥形瓶冷却就再次称量
(1) 实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式为
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
，其发生装置可选用A
（填字母，下同）；用C装置收集氧气前，将集气瓶内空气完全排尽的方法是将集气瓶装满水
。(2) 某同学欲按图F所示方法做细铁丝燃烧的实验，收集所需氧气最好选用的装置是
D
（填字母，下同）；做硫燃烧实验，收集所需氧气最好选用的装置是C
。由此可见，选择气体的收集方法主要应考虑气体的性质，此外往往还要考虑操作是否优化
。(3) 如图所示，利用红磷与空气中的氧气反应验证质量守恒定律。
①用红热的玻璃管引燃红磷，其燃烧过程中能观察到的现象是
产生大量白烟、放出热量、气球胀大
，反应的化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
。②待红磷熄灭后再次称量，天平不再平衡，其原因可能是
ABD
（填字母）。A. 装置漏气
B. 用橡胶塞塞紧锥形瓶速度太慢
C. 红磷太少
D. 没有等锥形瓶冷却就再次称量
答案
9. (1) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$ A 将集气瓶装满水 (2) D C 操作是否优化 (3) ①产生大量白烟、放出热量、气球胀大 $\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$ ②ABD
提示:(2)某同学欲按图F所示方法做细铁丝燃烧的实验,瓶内放的是细沙,收集所需氧气最好选用的装置是D;二氧化硫有毒,会污染空气,需要用水吸收,做硫燃烧实验,收集所需氧气最好选用的装置是C;由此可见,选择气体的收集方法主要应考虑气体的性质,此外往往还要考虑操作是否优化。(3) ②装置漏气,会导致外面的气体进入,天平不再平衡;用橡胶塞塞紧锥形瓶速度太慢,集气瓶内的气体逸出,会导致天平不再平衡;红磷太少,虽然不能将氧气耗尽,但是参加反应的各物质质量总和与生成的各物质质量总和相等,不会影响天平的平衡;没有等锥形瓶冷却就再次称量,气球会产生一定的浮力,天平不再平衡。
提示:(2)某同学欲按图F所示方法做细铁丝燃烧的实验,瓶内放的是细沙,收集所需氧气最好选用的装置是D;二氧化硫有毒,会污染空气,需要用水吸收,做硫燃烧实验,收集所需氧气最好选用的装置是C;由此可见,选择气体的收集方法主要应考虑气体的性质,此外往往还要考虑操作是否优化。(3) ②装置漏气,会导致外面的气体进入,天平不再平衡;用橡胶塞塞紧锥形瓶速度太慢,集气瓶内的气体逸出,会导致天平不再平衡;红磷太少,虽然不能将氧气耗尽,但是参加反应的各物质质量总和与生成的各物质质量总和相等,不会影响天平的平衡;没有等锥形瓶冷却就再次称量,气球会产生一定的浮力,天平不再平衡。
解析
【分析】
本题围绕氧气的制备、收集及质量守恒定律的验证展开，需结合实验原理、装置特点和实验目的逐一分析：
1. 第(1)问：高锰酸钾制氧气为固体加热型反应，需选对应发生装置；化学方程式要注意配平与反应条件；排水法收集氧气前排尽空气的操作是装满集气瓶。
2. 第(2)问：细铁丝燃烧需瓶底留水，排水法收集可预留水，对应装置选D；硫燃烧需吸收有毒二氧化硫，排水法收集可预留水，对应装置选C；收集方法除气体性质外，还要考虑实验操作的优化性。
3. 第(3)问：红磷燃烧的现象结合反应放热、压强变化分析；天平不平衡的原因需从装置气密性、气体逸出、浮力等角度判断，红磷太少不影响质量守恒。
【解析】
(1) 高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；该反应为固体加热型，发生装置选A；用排水法收集氧气前，将集气瓶装满水可完全排尽瓶内空气。
(2) 细铁丝燃烧实验需在集气瓶底预留少量水，排水法收集氧气时可预留水，故选D；硫燃烧生成有毒的$\ce{SO_{2}}$，需在集气瓶底留水吸收，排水法收集可预留水，故选C；选择气体收集方法除考虑气体性质，还要考虑操作是否优化。
(3) ①红磷燃烧产生大量白烟、放出热量，使瓶内压强增大导致气球胀大，反应的化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；②天平不平衡的原因：装置漏气会导致气体进出，塞橡胶塞速度太慢会使内部气体逸出，未冷却就称量时气球受浮力影响，红磷太少不影响质量守恒，故选ABD。
【答案】
(1) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；A；将集气瓶装满水
(2) D；C；操作是否优化
(3) ①产生大量白烟、放出热量、气球胀大；$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；②ABD
【知识点】
氧气的制取与收集、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题为初中化学核心实验综合题，围绕氧气制备、收集及质量守恒定律验证展开，考察实验装置选择、实验现象、化学方程式书写及质量守恒的应用，难度适中，是常见的基础实验题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕氧气的制备、收集及质量守恒定律的验证展开，需结合实验原理、装置特点和实验目的逐一分析：
1. 第(1)问：高锰酸钾制氧气为固体加热型反应，需选对应发生装置；化学方程式要注意配平与反应条件；排水法收集氧气前排尽空气的操作是装满集气瓶。
2. 第(2)问：细铁丝燃烧需瓶底留水，排水法收集可预留水，对应装置选D；硫燃烧需吸收有毒二氧化硫，排水法收集可预留水，对应装置选C；收集方法除气体性质外，还要考虑实验操作的优化性。
3. 第(3)问：红磷燃烧的现象结合反应放热、压强变化分析；天平不平衡的原因需从装置气密性、气体逸出、浮力等角度判断，红磷太少不影响质量守恒。
【解析】
(1) 高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；该反应为固体加热型，发生装置选A；用排水法收集氧气前，将集气瓶装满水可完全排尽瓶内空气。
(2) 细铁丝燃烧实验需在集气瓶底预留少量水，排水法收集氧气时可预留水，故选D；硫燃烧生成有毒的$\ce{SO_{2}}$，需在集气瓶底留水吸收，排水法收集可预留水，故选C；选择气体收集方法除考虑气体性质，还要考虑操作是否优化。
(3) ①红磷燃烧产生大量白烟、放出热量，使瓶内压强增大导致气球胀大，反应的化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；②天平不平衡的原因：装置漏气会导致气体进出，塞橡胶塞速度太慢会使内部气体逸出，未冷却就称量时气球受浮力影响，红磷太少不影响质量守恒，故选ABD。
【答案】
(1) $\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；A；将集气瓶装满水
(2) D；C；操作是否优化
(3) ①产生大量白烟、放出热量、气球胀大；$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；②ABD
【知识点】
氧气的制取与收集、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题为初中化学核心实验综合题，围绕氧气制备、收集及质量守恒定律验证展开，考察实验装置选择、实验现象、化学方程式书写及质量守恒的应用，难度适中，是常见的基础实验题型。
【难度系数】
0.6
10. 中国天宫空间站三名航天员每日需要$\ce{O_{2}}$2.4 kg。固体燃料氧气发生器制氧，是航天员安全可靠的供氧途径之一。向氧气发生器中加入粉末状的铁粉和氯酸钠（$\ce{NaClO_{3}}$）；点燃铁粉，铁粉剧烈燃烧，放出大量热，$\ce{NaClO_{3}}$受热分解为$\ce{NaCl}$和$\ce{O_{2}}$。
（1）氯酸钠受热分解所需的能量来自
（2）三名航天员4天所需$\ce{O_{2}}$共9.6 kg，则理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为多少？（$\ce{NaClO_{3}}$的相对分子质量为106.5，列出化学方程式写出完整计算过程）
（3）加热$\ce{KClO_{3}}$和$\ce{MnO_{2}}$混合物制取$\ce{O_{2}}$的化学方程式：$\ce{2KClO_{3} \xlongequal[\Delta]{MnO_{2}} 2KCl + 3O_{2} \uparrow}$，在一定条件下，制取相同质量的$\ce{O_{2}}$，则加热分解
（1）氯酸钠受热分解所需的能量来自
铁粉的剧烈燃烧
。（2）三名航天员4天所需$\ce{O_{2}}$共9.6 kg，则理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为多少？（$\ce{NaClO_{3}}$的相对分子质量为106.5，列出化学方程式写出完整计算过程）
（3）加热$\ce{KClO_{3}}$和$\ce{MnO_{2}}$混合物制取$\ce{O_{2}}$的化学方程式：$\ce{2KClO_{3} \xlongequal[\Delta]{MnO_{2}} 2KCl + 3O_{2} \uparrow}$，在一定条件下，制取相同质量的$\ce{O_{2}}$，则加热分解
$\ce{NaClO_{3}}$
（填“$\ce{KClO_{3}}$”或“$\ce{NaClO_{3}}$”）所需质量更少。答案
10. (1)铁粉的剧烈燃烧
(2) 解:设理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$
213 96
$x$ 9.6 kg
$\frac{213}{96}=\frac{x}{9.6\ \mathrm{kg}}$
解得:$x=21.3\ \mathrm{kg}$。
答:理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为21.3 kg。
(3) $\ce{NaClO_{3}}$
提示:(1) 根据题目信息,点燃铁粉,铁粉剧烈燃烧,放出大量的热,$\ce{NaClO_{3}}$受热分解为$\ce{NaCl}$和$\ce{O_{2}}$,所以氯酸钠受热分解所需的能量来自铁粉的剧烈燃烧。
(3) 根据化学方程式$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$,可知每213份质量的$\ce{NaClO_{3}}$能分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$,根据化学方程式$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2}\uparrow}$,可知每245份质量的$\ce{KClO_{3}}$能分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$,则制取相同质量的$\ce{O_{2}}$,加热分解$\ce{NaClO_{3}}$所需质量更少。
(2) 解:设理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为$x$。
$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$
213 96
$x$ 9.6 kg
$\frac{213}{96}=\frac{x}{9.6\ \mathrm{kg}}$
解得:$x=21.3\ \mathrm{kg}$。
答:理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为21.3 kg。
(3) $\ce{NaClO_{3}}$
提示:(1) 根据题目信息,点燃铁粉,铁粉剧烈燃烧,放出大量的热,$\ce{NaClO_{3}}$受热分解为$\ce{NaCl}$和$\ce{O_{2}}$,所以氯酸钠受热分解所需的能量来自铁粉的剧烈燃烧。
(3) 根据化学方程式$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$,可知每213份质量的$\ce{NaClO_{3}}$能分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$,根据化学方程式$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2}\uparrow}$,可知每245份质量的$\ce{KClO_{3}}$能分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$,则制取相同质量的$\ce{O_{2}}$,加热分解$\ce{NaClO_{3}}$所需质量更少。
解析
【分析】
首先，第（1）问需从题目给出的反应条件信息中提取能量来源，题目明确铁粉燃烧放热使$\ce{NaClO_{3}}$分解；第（2）问是根据化学方程式的计算，需先正确书写反应的化学方程式，找出相关物质的相对质量，再设未知数、列比例式求解；第（3）问需分别写出两种氯酸盐分解的化学方程式，计算制取相同质量氧气时各自所需的质量，比较后得出结论。
【解析】
（1）根据题目信息：点燃铁粉，铁粉剧烈燃烧放出大量热，使$\ce{NaClO_{3}}$受热分解，因此氯酸钠受热分解所需的能量来自铁粉的剧烈燃烧。
（2）解：设理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$
各物质的相对质量：$2×106.5=213$，$3×32=96$
则有比例式：$\frac{213}{96}=\frac{x}{9.6\ \mathrm{kg}}$
解得：$x=\frac{213×9.6\ \mathrm{kg}}{96}=21.3\ \mathrm{kg}$
答：理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为21.3 kg。
（3）分别分析两种氯酸盐分解制取相同质量$\ce{O_{2}}$的情况：
对于$\ce{NaClO_{3}}$，由化学方程式$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$，每213份质量的$\ce{NaClO_{3}}$分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$；
对于$\ce{KClO_{3}}$，由化学方程式$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}} 2KCl + 3O_{2}\uparrow}$，每245份质量的$\ce{KClO_{3}}$分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$；
因此制取相同质量的$\ce{O_{2}}$，加热分解$\ce{NaClO_{3}}$所需质量更少。
【答案】
(1)铁粉的剧烈燃烧；(2)21.3 kg；(3)$\ce{NaClO_{3}}$
【知识点】
化学方程式的应用、根据化学方程式的计算、化学反应中的能量变化
【点评】
本题以天宫空间站供氧为背景，将化学知识与实际应用结合，考查了信息提取、化学方程式书写及计算的能力，难度适中，需要学生准确把握题目信息，熟练掌握化学计算的基本步骤。
【难度系数】
0.6
首先，第（1）问需从题目给出的反应条件信息中提取能量来源，题目明确铁粉燃烧放热使$\ce{NaClO_{3}}$分解；第（2）问是根据化学方程式的计算，需先正确书写反应的化学方程式，找出相关物质的相对质量，再设未知数、列比例式求解；第（3）问需分别写出两种氯酸盐分解的化学方程式，计算制取相同质量氧气时各自所需的质量，比较后得出结论。
【解析】
（1）根据题目信息：点燃铁粉，铁粉剧烈燃烧放出大量热，使$\ce{NaClO_{3}}$受热分解，因此氯酸钠受热分解所需的能量来自铁粉的剧烈燃烧。
（2）解：设理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$
各物质的相对质量：$2×106.5=213$，$3×32=96$
则有比例式：$\frac{213}{96}=\frac{x}{9.6\ \mathrm{kg}}$
解得：$x=\frac{213×9.6\ \mathrm{kg}}{96}=21.3\ \mathrm{kg}$
答：理论上至少需要加热分解$\ce{NaClO_{3}}$的质量为21.3 kg。
（3）分别分析两种氯酸盐分解制取相同质量$\ce{O_{2}}$的情况：
对于$\ce{NaClO_{3}}$，由化学方程式$\ce{2NaClO_{3}\xlongequal{\Delta}2NaCl + 3O_{2}\uparrow}$，每213份质量的$\ce{NaClO_{3}}$分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$；
对于$\ce{KClO_{3}}$，由化学方程式$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}} 2KCl + 3O_{2}\uparrow}$，每245份质量的$\ce{KClO_{3}}$分解产生96份质量的$\ce{O_{2}}$；
因此制取相同质量的$\ce{O_{2}}$，加热分解$\ce{NaClO_{3}}$所需质量更少。
【答案】
(1)铁粉的剧烈燃烧；(2)21.3 kg；(3)$\ce{NaClO_{3}}$
【知识点】
化学方程式的应用、根据化学方程式的计算、化学反应中的能量变化
【点评】
本题以天宫空间站供氧为背景，将化学知识与实际应用结合，考查了信息提取、化学方程式书写及计算的能力，难度适中，需要学生准确把握题目信息，熟练掌握化学计算的基本步骤。
【难度系数】
0.6
