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8. 水蒸气与灼热的铁粉反应，生成一种黑色固体($\ce{Fe_3O_4}$)和一种气体单质。若生成气体单质的质量为4 g，则参加反应的水蒸气的质量为 (
A.36 g
B.18 g
C.1.8 g
D.3.6 g
A
)A.36 g
B.18 g
C.1.8 g
D.3.6 g
答案
8. A 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,反应物中含铁、氢、氧三种元素,生成物$\ce{Fe_3O_4}$中含铁、氧元素,则另一生成物中还应含氢元素,故生成的气体单质是氢气;氢气中的氢元素完全来自水蒸气,由反应前后氢元素的质量不变可知,参加反应的水蒸气的质量为$\frac{4\ \mathrm{g}}{\frac{1×2}{18}×100\%}=36\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
首先根据质量守恒定律确定反应生成的气体单质为氢气，再利用化学反应前后氢元素质量守恒，氢气中的氢元素全部来自参加反应的水蒸气，通过计算氢气中氢元素的质量，结合水蒸气中氢元素的质量分数，即可求出参加反应的水蒸气的质量。
【解析】
1. 确定气体单质：根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物为Fe和H₂O，生成物Fe₃O₄含Fe、O元素，因此气体单质含H元素，为H₂。
2. 计算氢气中氢元素的质量：氢气（H₂）的质量为4g，其中氢元素质量 = 4g × (2×1)/(2×1) = 4g。
3. 计算水蒸气中氢元素的质量分数：水蒸气（H₂O）的相对分子质量 = 1×2 +16 =18，氢元素质量分数 = (2×1)/18 = 1/9。
4. 利用氢元素守恒：反应前后氢元素质量相等，即参加反应的水蒸气中氢元素质量等于氢气中氢元素质量（4g），因此参加反应的水蒸气质量 = 4g ÷ (1/9) = 36g。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、根据化学式计算元素质量分数
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用及化学计算，核心是利用元素守恒思想简化计算，无需书写化学方程式即可解题，属于基础化学计算题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
首先根据质量守恒定律确定反应生成的气体单质为氢气，再利用化学反应前后氢元素质量守恒，氢气中的氢元素全部来自参加反应的水蒸气，通过计算氢气中氢元素的质量，结合水蒸气中氢元素的质量分数，即可求出参加反应的水蒸气的质量。
【解析】
1. 确定气体单质：根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，反应物为Fe和H₂O，生成物Fe₃O₄含Fe、O元素，因此气体单质含H元素，为H₂。
2. 计算氢气中氢元素的质量：氢气（H₂）的质量为4g，其中氢元素质量 = 4g × (2×1)/(2×1) = 4g。
3. 计算水蒸气中氢元素的质量分数：水蒸气（H₂O）的相对分子质量 = 1×2 +16 =18，氢元素质量分数 = (2×1)/18 = 1/9。
4. 利用氢元素守恒：反应前后氢元素质量相等，即参加反应的水蒸气中氢元素质量等于氢气中氢元素质量（4g），因此参加反应的水蒸气质量 = 4g ÷ (1/9) = 36g。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、根据化学式计算元素质量分数
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用及化学计算，核心是利用元素守恒思想简化计算，无需书写化学方程式即可解题，属于基础化学计算题型，难度适中。
【难度系数】
0.7
9. 铁有多种氧化物，为探究其中一种氧化物$\ce{Fe_{x}O_{y}}$的组成，某同学将$m\ \mathrm{g}\ \ce{Fe_{x}O_{y}}$和10 g CO置于密闭容器中在高温下发生反应。反应开始至某时刻，测得容器中部分物质的质量变化关系如图所示。下列说法正确的是（
A.a表示Fe的质量变化
B.$n=5.6$
C.$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y=2:3$
D.$m≥11.6$
D
）A.a表示Fe的质量变化
B.$n=5.6$
C.$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y=2:3$
D.$m≥11.6$
答案
9. D 提示:一氧化碳和铁的氧化物反应生成铁和二氧化碳,随着反应的进行,二氧化碳的质量逐渐增大,一氧化碳的质量逐渐减少,铁的质量逐渐增大,则a表示CO的质量变化,b表示Fe的质量变化;当生成8.8 g二氧化碳时,根据碳元素质量守恒可知,参加反应的一氧化碳的质量为$\frac{8.8\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}×100\%}{\frac{12}{28}×100\%}=5.6\ \mathrm{g}$,$n=10-5.6=4.4$;当生成8.8 g二氧化碳时,生成铁的质量为8.4 g,参加反应的一氧化碳的质量为5.6 g,根据质量守恒定律,参加反应的铁的氧化物的质量为8.8 g+8.4 g-5.6 g=11.6 g,根据铁元素质量守恒,则参加反应的铁的氧化物中铁元素的质量为8.4 g,氧元素的质量为11.6 g-8.4 g=3.2 g,$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y=(\frac{8.4\ \mathrm{g}}{56}):(\frac{3.2\ \mathrm{g}}{16})=3:4$;参加反应的铁的氧化物的质量为11.6 g,则加入的铁的氧化物的质量$m≥11.6$。
解析
【分析】
首先明确反应原理：铁的氧化物（$\ce{Fe_{x}O_{y}}$）与$\ce{CO}$在高温下反应生成$\ce{Fe}$和$\ce{CO_{2}}$，反应过程中，反应物$\ce{CO}$的质量逐渐减小，生成物$\ce{Fe}$的质量逐渐增大，生成物$\ce{CO_{2}}$的质量逐渐增大，据此判断曲线对应的物质；再结合质量守恒定律、元素守恒定律，逐一分析各选项，计算相关物质的质量比和取值范围。
【解析】
反应的化学方程式为：$\ce{Fe_{x}O_{y} + yCO\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}}$。
1. 判断曲线对应物质：反应中$\ce{CO}$质量减小，对应曲线a；$\ce{Fe}$质量增大，对应曲线b，故A选项错误。
2. 计算$n$的值：当生成$\ce{CO_{2}}$质量为$8.8\ \mathrm{g}$时，根据碳元素守恒，参加反应的$\ce{CO}$中碳元素质量等于生成$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量。$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量为$8.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 2.4\ \mathrm{g}$，则参加反应的$\ce{CO}$质量为$2.4\ \mathrm{g} ÷ \frac{12}{28} = 5.6\ \mathrm{g}$，剩余$\ce{CO}$质量$n = 10\ \mathrm{g} - 5.6\ \mathrm{g} = 4.4\ \mathrm{g}$，故B选项错误。
3. 判断$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y$：此时生成$\ce{Fe}$质量为$8.4\ \mathrm{g}$，根据质量守恒定律，参加反应的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量为$8.4\ \mathrm{g} + 8.8\ \mathrm{g} - 5.6\ \mathrm{g} = 11.6\ \mathrm{g}$。$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中铁元素全部转化为生成的$\ce{Fe}$，故铁元素质量为$8.4\ \mathrm{g}$，氧元素质量为$11.6\ \mathrm{g} - 8.4\ \mathrm{g} = 3.2\ \mathrm{g}$。则$x:y = \frac{8.4\ \mathrm{g}}{56} : \frac{3.2\ \mathrm{g}}{16} = 0.15 : 0.2 = 3:4$，故C选项错误。
4. 判断$m$的范围：参加反应的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量为$11.6\ \mathrm{g}$，因此加入的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量$m$至少为$11.6\ \mathrm{g}$，即$m ≥ 11.6$，故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算、质量守恒定律、元素守恒
【点评】
本题结合图像考查铁的氧化物与一氧化碳的反应，需要结合反应中物质的质量变化关系，运用多种守恒定律进行计算，综合性较强，能有效考查学生的分析计算能力。
【难度系数】
0.5
首先明确反应原理：铁的氧化物（$\ce{Fe_{x}O_{y}}$）与$\ce{CO}$在高温下反应生成$\ce{Fe}$和$\ce{CO_{2}}$，反应过程中，反应物$\ce{CO}$的质量逐渐减小，生成物$\ce{Fe}$的质量逐渐增大，生成物$\ce{CO_{2}}$的质量逐渐增大，据此判断曲线对应的物质；再结合质量守恒定律、元素守恒定律，逐一分析各选项，计算相关物质的质量比和取值范围。
【解析】
反应的化学方程式为：$\ce{Fe_{x}O_{y} + yCO\xlongequal{高温} xFe + yCO_{2}}$。
1. 判断曲线对应物质：反应中$\ce{CO}$质量减小，对应曲线a；$\ce{Fe}$质量增大，对应曲线b，故A选项错误。
2. 计算$n$的值：当生成$\ce{CO_{2}}$质量为$8.8\ \mathrm{g}$时，根据碳元素守恒，参加反应的$\ce{CO}$中碳元素质量等于生成$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量。$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量为$8.8\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 2.4\ \mathrm{g}$，则参加反应的$\ce{CO}$质量为$2.4\ \mathrm{g} ÷ \frac{12}{28} = 5.6\ \mathrm{g}$，剩余$\ce{CO}$质量$n = 10\ \mathrm{g} - 5.6\ \mathrm{g} = 4.4\ \mathrm{g}$，故B选项错误。
3. 判断$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中$x:y$：此时生成$\ce{Fe}$质量为$8.4\ \mathrm{g}$，根据质量守恒定律，参加反应的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量为$8.4\ \mathrm{g} + 8.8\ \mathrm{g} - 5.6\ \mathrm{g} = 11.6\ \mathrm{g}$。$\ce{Fe_{x}O_{y}}$中铁元素全部转化为生成的$\ce{Fe}$，故铁元素质量为$8.4\ \mathrm{g}$，氧元素质量为$11.6\ \mathrm{g} - 8.4\ \mathrm{g} = 3.2\ \mathrm{g}$。则$x:y = \frac{8.4\ \mathrm{g}}{56} : \frac{3.2\ \mathrm{g}}{16} = 0.15 : 0.2 = 3:4$，故C选项错误。
4. 判断$m$的范围：参加反应的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量为$11.6\ \mathrm{g}$，因此加入的$\ce{Fe_{x}O_{y}}$质量$m$至少为$11.6\ \mathrm{g}$，即$m ≥ 11.6$，故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算、质量守恒定律、元素守恒
【点评】
本题结合图像考查铁的氧化物与一氧化碳的反应，需要结合反应中物质的质量变化关系，运用多种守恒定律进行计算，综合性较强，能有效考查学生的分析计算能力。
【难度系数】
0.5
10. (2025·重庆渝中期中)质量守恒定律的发现,对化学的发展作出重要贡献。同学们进行如下探究:
【提出问题】化学反应中,参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等?
【进行实验】实验一:1756年,俄国科学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭容器里煅烧,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在煅烧前后并没有发生变化。
实验二:1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气。
实验三:兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究,实验方案如下:
【实验分析】
(1)实验一中若放入锡的质量为$m\ \mathrm{g}$,密闭容器内氧气的质量为$n\ \mathrm{g}$,则生成的氧化锡的质量可能
A. $=m+n$
B. $＞m+n$
C. $＜m+n$
(2)实验二发生反应的过程中,没有发生变化的微粒名称:
(3)实验三的方案Ⅰ中若取用的红磷量不足,对实验结果
(4)实验三的方案Ⅱ中铁与硫酸铜反应的符号表达式为
【得出结论】参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和相等。
【拓展迁移】某兴趣小组利用科学家们发现的原理开展了相关探究。
(5)第一小组:定性研究。将维生素C在氧气中点燃,通过检验燃烧产物含有水和二氧化碳,能证明维生素C中一定含有的元素是
(6)第二小组:定量研究。取1.76 g维生素C,放入足量的氧气中完全燃烧,通过一定的实验装置分别吸收产物,测得生成2.64 g二氧化碳和0.72 g水。根据计算由此确定维生素C中含氧元素的质量为
【提出问题】化学反应中,参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等?
【进行实验】实验一:1756年,俄国科学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭容器里煅烧,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在煅烧前后并没有发生变化。
实验二:1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气。
实验三:兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究,实验方案如下:
【实验分析】
(1)实验一中若放入锡的质量为$m\ \mathrm{g}$,密闭容器内氧气的质量为$n\ \mathrm{g}$,则生成的氧化锡的质量可能
AC
(填字母)g。A. $=m+n$
B. $＞m+n$
C. $＜m+n$
(2)实验二发生反应的过程中,没有发生变化的微粒名称:
汞原子、氧原子
。(3)实验三的方案Ⅰ中若取用的红磷量不足,对实验结果
没有
(填“有”或“没有”)影响。(4)实验三的方案Ⅱ中铁与硫酸铜反应的符号表达式为
$\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$
。【得出结论】参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和相等。
【拓展迁移】某兴趣小组利用科学家们发现的原理开展了相关探究。
(5)第一小组:定性研究。将维生素C在氧气中点燃,通过检验燃烧产物含有水和二氧化碳,能证明维生素C中一定含有的元素是
C、H
(填符号)。(6)第二小组:定量研究。取1.76 g维生素C,放入足量的氧气中完全燃烧,通过一定的实验装置分别吸收产物,测得生成2.64 g二氧化碳和0.72 g水。根据计算由此确定维生素C中含氧元素的质量为
0.96 g
。答案
10. (1) AC (2) 汞原子、氧原子
(3) 没有 (4) $\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$
(5) C、H (6) 0.96 g
提示:(1) 若锡和氧气恰好完全反应,则反应后生成物的质量等于$(m+n)\ \mathrm{g}$,若其中一种或两种物质有剩余,则反应后生成物的总质量会小于$(m+n)\ \mathrm{g}$。(2) 化学反应前后原子的种类不变。(3) 方案Ⅰ的目的是探究化学反应前后物质的质量是否变化,根据质量守恒定律,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和,故实验中所需试剂不足,对实验结果无影响。(5) 化学反应前后元素种类不变,生成物二氧化碳和水中含有碳元素、氧元素、氢元素,反应物氧气中只含有氧元素,故另一种反应物维生素中一定含有碳元素和氢元素。(6) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类和质量不变,二氧化碳中碳元素与水中氢元素的质量总和等于维生素C中碳元素与氢元素的质量总和,二氧化碳中碳元素的质量为$2.64\ \mathrm{g}×(\frac{12}{44}×100\%)=0.72\ \mathrm{g}$,水中氢元素的质量为$0.72\ \mathrm{g}×(\frac{2}{18}×100\%)=0.08\ \mathrm{g}$,维生素C的质量为1.76 g,则维生素C中含氧元素的质量为$1.76\ \mathrm{g}-0.72\ \mathrm{g}-0.08\ \mathrm{g}=0.96\ \mathrm{g}$。
(3) 没有 (4) $\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$
(5) C、H (6) 0.96 g
提示:(1) 若锡和氧气恰好完全反应,则反应后生成物的质量等于$(m+n)\ \mathrm{g}$,若其中一种或两种物质有剩余,则反应后生成物的总质量会小于$(m+n)\ \mathrm{g}$。(2) 化学反应前后原子的种类不变。(3) 方案Ⅰ的目的是探究化学反应前后物质的质量是否变化,根据质量守恒定律,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和,故实验中所需试剂不足,对实验结果无影响。(5) 化学反应前后元素种类不变,生成物二氧化碳和水中含有碳元素、氧元素、氢元素,反应物氧气中只含有氧元素,故另一种反应物维生素中一定含有碳元素和氢元素。(6) 根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类和质量不变,二氧化碳中碳元素与水中氢元素的质量总和等于维生素C中碳元素与氢元素的质量总和,二氧化碳中碳元素的质量为$2.64\ \mathrm{g}×(\frac{12}{44}×100\%)=0.72\ \mathrm{g}$,水中氢元素的质量为$0.72\ \mathrm{g}×(\frac{2}{18}×100\%)=0.08\ \mathrm{g}$,维生素C的质量为1.76 g,则维生素C中含氧元素的质量为$1.76\ \mathrm{g}-0.72\ \mathrm{g}-0.08\ \mathrm{g}=0.96\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
本题围绕质量守恒定律展开，涵盖反应中质量关系判断、化学反应前后微粒变化、实验对结果的影响、反应表达式书写、元素种类推断及元素质量计算等考点，需结合质量守恒定律的核心要点逐一分析各小问。
【解析】
(1) 锡在密闭容器中煅烧生成氧化锡，反应为锡与氧气的反应：若锡和氧气恰好完全反应，根据质量守恒，生成氧化锡的质量等于参加反应的锡和氧气质量之和，即$m+n$；若其中一种反应物过量，只有参加反应的部分质量计入生成物，故生成氧化锡的质量小于$m+n$，因此选AC。
(2) 化学反应前后原子的种类不变，氧化汞分解反应中，发生变化的是氧化汞分子，未发生变化的微粒是汞原子和氧原子。
(3) 方案Ⅰ的目的是验证化学反应前后物质总质量不变，根据质量守恒定律，参加反应的物质质量总和等于生成物质量总和，红磷量不足仅影响反应是否完全进行，不改变反应前后总质量的关系，故对实验结果没有影响。
(4) 铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，符号表达式为$\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$。
(5) 维生素C在氧气中燃烧生成水和二氧化碳，根据化学反应前后元素种类不变，生成物中的碳、氢元素一定来自维生素C，氧气仅提供氧元素，故维生素C中一定含有的元素是C、H。
(6) 根据质量守恒，维生素C中碳、氢元素质量总和等于生成的二氧化碳和水中碳、氢元素质量之和：二氧化碳中碳元素质量为$2.64\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}=0.72\ \mathrm{g}$；水中氢元素质量为$0.72\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.08\ \mathrm{g}$；则维生素C中含氧元素的质量为$1.76\ \mathrm{g}-0.72\ \mathrm{g}-0.08\ \mathrm{g}=0.96\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) AC；(2) 汞原子、氧原子；(3) 没有；(4) $\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$；(5) C、H；(6) $0.96\ \mathrm{g}$
【知识点】
质量守恒定律、化学反应微观实质、元素质量计算
【点评】
本题全面考查质量守恒定律的应用，从基础的反应质量关系到微观粒子变化，再到定量计算，覆盖了质量守恒定律的核心考点，需学生准确理解定律内涵并灵活运用，难度中等。
【难度系数】
0.6
本题围绕质量守恒定律展开，涵盖反应中质量关系判断、化学反应前后微粒变化、实验对结果的影响、反应表达式书写、元素种类推断及元素质量计算等考点，需结合质量守恒定律的核心要点逐一分析各小问。
【解析】
(1) 锡在密闭容器中煅烧生成氧化锡，反应为锡与氧气的反应：若锡和氧气恰好完全反应，根据质量守恒，生成氧化锡的质量等于参加反应的锡和氧气质量之和，即$m+n$；若其中一种反应物过量，只有参加反应的部分质量计入生成物，故生成氧化锡的质量小于$m+n$，因此选AC。
(2) 化学反应前后原子的种类不变，氧化汞分解反应中，发生变化的是氧化汞分子，未发生变化的微粒是汞原子和氧原子。
(3) 方案Ⅰ的目的是验证化学反应前后物质总质量不变，根据质量守恒定律，参加反应的物质质量总和等于生成物质量总和，红磷量不足仅影响反应是否完全进行，不改变反应前后总质量的关系，故对实验结果没有影响。
(4) 铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，符号表达式为$\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$。
(5) 维生素C在氧气中燃烧生成水和二氧化碳，根据化学反应前后元素种类不变，生成物中的碳、氢元素一定来自维生素C，氧气仅提供氧元素，故维生素C中一定含有的元素是C、H。
(6) 根据质量守恒，维生素C中碳、氢元素质量总和等于生成的二氧化碳和水中碳、氢元素质量之和：二氧化碳中碳元素质量为$2.64\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}=0.72\ \mathrm{g}$；水中氢元素质量为$0.72\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.08\ \mathrm{g}$；则维生素C中含氧元素的质量为$1.76\ \mathrm{g}-0.72\ \mathrm{g}-0.08\ \mathrm{g}=0.96\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) AC；(2) 汞原子、氧原子；(3) 没有；(4) $\ce{Fe + CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4} + Cu}$；(5) C、H；(6) $0.96\ \mathrm{g}$
【知识点】
质量守恒定律、化学反应微观实质、元素质量计算
【点评】
本题全面考查质量守恒定律的应用，从基础的反应质量关系到微观粒子变化，再到定量计算，覆盖了质量守恒定律的核心考点，需学生准确理解定律内涵并灵活运用，难度中等。
【难度系数】
0.6
