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5.(2025·安徽)科学家发明了一种利用二氧化碳的新技术: $2CO_2 + 6H_2 \xlongequal{一定条件} 4H_2O + X$。在密闭容器中加入$CO_2$和$H_2$模拟该反应,反应物的总质量、各生成物的质量随时间变化如图所示。下列说法正确的是 (
A.$m=0.28$
B.X 的化学式为$CH_4$
C.反应前后分子种类不变
D.容器中碳、氧元素的质量比为$1:2$
A
)A.$m=0.28$
B.X 的化学式为$CH_4$
C.反应前后分子种类不变
D.容器中碳、氧元素的质量比为$1:2$
答案
5. A 根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,由图可知,反应前 $\ce{CO_{2}}$ 和 $\ce{H_{2}}$ 的总质量为 1.00 g,反应结束后 $\ce{CO_{2}}$ 和 $\ce{H_{2}}$ 的质量减少至 0 g,生成水的质量为 0.72 g,则生成 X 的质量为 1.00 g−0.72 g=0.28 g,$m=0.28$,A 正确;根据质量守恒定律,化学反应前后原子种类及数目不变,根据化学方程式,反应前有 2 个碳原子、4 个氧原子和 12 个氢原子,反应后有 8 个氢原子、4 个氧原子和 1 个 X 分子,则 1 个 X 分子中含有 2 个碳原子和 4 个氢原子,X 的化学式为 $\ce{C_{2}H_{4}}$,则化学方程式为 $\ce{2CO_{2} +6H_{2}\xlongequal{一定条件} 4H_{2}O + C_{2}H_{4}}$,反应前后分子种类发生了改变,B、C 错误;生成水、$\ce{C_{2}H_{4}}$ 的质量分别是 0.72 g、0.28 g,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类及质量不变,则容器中碳元素的质量等于二氧化碳中碳元素的质量等于 $\ce{C_{2}H_{4}}$ 中碳元素的质量,容器中氧元素的质量等于二氧化碳中氧元素的质量等于水中氧元素的质量,容器中碳、氧元素的质量比为 $[0.28\ \mathrm{g} × (\dfrac{12× 2}{28} × 100\%)]:[0.72\ \mathrm{g}× (\dfrac{16}{18}× 100\%)] =3:8$,D 错误。
解析
【分析】
本题考查质量守恒定律的应用，解题思路如下：首先利用质量守恒定律，结合图像中反应前后物质的质量，计算生成物X的质量，判断选项A；再根据反应前后原子的种类和数目不变，推导X的化学式，判断选项B；接着依据化学变化的本质，判断反应前后分子种类是否改变，判断选项C；最后根据质量守恒定律，计算容器中碳、氧元素的质量比，判断选项D。
【解析】
1. 计算X的质量，判断选项A：根据质量守恒定律，化学反应前后物质总质量不变。由图像可知，反应前$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$的总质量为1.00g，反应结束后反应物质量为0，生成$\ce{H_{2}O}$的质量为0.72g，因此生成X的质量为$1.00\ \mathrm{g} - 0.72\ \mathrm{g}=0.28\ \mathrm{g}$，即$m=0.28$，故A正确。
2. 推导X的化学式，判断选项B：根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变。反应前有2个C原子、4个O原子、12个H原子；反应后$4\ce{H_{2}O}$中含8个H原子、4个O原子，因此1个X分子中含2个C原子和4个H原子，X的化学式为$\ce{C_{2}H_{4}}$，不是$\ce{CH_{4}}$，故B错误。
3. 判断分子种类变化，判断选项C：化学变化的本质是分子破裂、原子重新组合，反应前后分子种类一定改变，故C错误。
4. 计算碳、氧元素质量比，判断选项D：容器中碳元素质量等于X中碳元素质量，X（$\ce{C_{2}H_{4}}$）中碳元素质量为$0.28\ \mathrm{g}×\frac{24}{28}=0.24\ \mathrm{g}$；容器中氧元素质量等于$\ce{H_{2}O}$中氧元素质量，$\ce{H_{2}O}$中氧元素质量为$0.72\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}=0.64\ \mathrm{g}$；因此碳、氧元素质量比为$0.24\ \mathrm{g}:0.64\ \mathrm{g}=3:8≠1:2$，故D错误。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、化学式推导、元素质量计算
【点评】
本题综合考查质量守恒定律的多方面应用，包括反应后物质质量计算、化学式推导、化学变化的微观本质以及元素质量比计算，解题时需结合图像和反应式，逐一分析各选项，难度适中，需学生熟练掌握质量守恒定律的核心内容。
【难度系数】
0.5
本题考查质量守恒定律的应用，解题思路如下：首先利用质量守恒定律，结合图像中反应前后物质的质量，计算生成物X的质量，判断选项A；再根据反应前后原子的种类和数目不变，推导X的化学式，判断选项B；接着依据化学变化的本质，判断反应前后分子种类是否改变，判断选项C；最后根据质量守恒定律，计算容器中碳、氧元素的质量比，判断选项D。
【解析】
1. 计算X的质量，判断选项A：根据质量守恒定律，化学反应前后物质总质量不变。由图像可知，反应前$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$的总质量为1.00g，反应结束后反应物质量为0，生成$\ce{H_{2}O}$的质量为0.72g，因此生成X的质量为$1.00\ \mathrm{g} - 0.72\ \mathrm{g}=0.28\ \mathrm{g}$，即$m=0.28$，故A正确。
2. 推导X的化学式，判断选项B：根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变。反应前有2个C原子、4个O原子、12个H原子；反应后$4\ce{H_{2}O}$中含8个H原子、4个O原子，因此1个X分子中含2个C原子和4个H原子，X的化学式为$\ce{C_{2}H_{4}}$，不是$\ce{CH_{4}}$，故B错误。
3. 判断分子种类变化，判断选项C：化学变化的本质是分子破裂、原子重新组合，反应前后分子种类一定改变，故C错误。
4. 计算碳、氧元素质量比，判断选项D：容器中碳元素质量等于X中碳元素质量，X（$\ce{C_{2}H_{4}}$）中碳元素质量为$0.28\ \mathrm{g}×\frac{24}{28}=0.24\ \mathrm{g}$；容器中氧元素质量等于$\ce{H_{2}O}$中氧元素质量，$\ce{H_{2}O}$中氧元素质量为$0.72\ \mathrm{g}×\frac{16}{18}=0.64\ \mathrm{g}$；因此碳、氧元素质量比为$0.24\ \mathrm{g}:0.64\ \mathrm{g}=3:8≠1:2$，故D错误。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律、化学式推导、元素质量计算
【点评】
本题综合考查质量守恒定律的多方面应用，包括反应后物质质量计算、化学式推导、化学变化的微观本质以及元素质量比计算，解题时需结合图像和反应式，逐一分析各选项，难度适中，需学生熟练掌握质量守恒定律的核心内容。
【难度系数】
0.5
6.(2025·天津)写出下列反应的化学方程式。
(1)硫在氧气中燃烧：
(2)电解水：
(3)将二氧化碳通入足量澄清石灰水中：
(1)硫在氧气中燃烧：
$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
。(2)电解水：
$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
。(3)将二氧化碳通入足量澄清石灰水中：
$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
。答案
6. (1)$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
(2)$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
(3)$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
(2)$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
(3)$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
解析
【分析】书写化学方程式时，需先明确每个反应的反应物、生成物及反应条件，再遵循质量守恒定律配平，正确标注气体（↑）、沉淀（↓）符号。具体思路：(1)硫在氧气中燃烧，反应物为S和O₂，反应条件是点燃，生成物为SO₂，直接配平即可；(2)电解水，反应物是H₂O，反应条件为通电，生成物是H₂和O₂，需配平并标注气体符号；(3)二氧化碳与足量澄清石灰水（溶质为Ca(OH)₂）反应，生成物是CaCO₃沉淀和H₂O，需标注沉淀符号。
【解析】(1)硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，化学方程式为$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；(2)水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；(3)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】6. (1)$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
(2)$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
(3)$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】化学方程式书写、常见化学反应
【点评】本题考查初中化学常见反应的化学方程式书写，属于基础题型，侧重考查学生对课本核心反应的掌握及化学方程式的规范书写能力，是化学学习的必备基础内容。
【难度系数】0.9
【解析】(1)硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，化学方程式为$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；(2)水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；(3)二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$。
【答案】6. (1)$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
(2)$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
(3)$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}\downarrow + H_{2}O}$
【知识点】化学方程式书写、常见化学反应
【点评】本题考查初中化学常见反应的化学方程式书写，属于基础题型，侧重考查学生对课本核心反应的掌握及化学方程式的规范书写能力，是化学学习的必备基础内容。
【难度系数】0.9
7.(2025·德州)液氢和液氧是火箭发射的常用推进剂。已知卫星要被送达预定轨道，火箭至少要充分燃烧200 kg 的液氢才能产生足够的能量。为使这些液氢完全燃烧，火箭发动机贮箱中装入液氧的质量至少为多少？(写出计算过程)
答案
解:设要充分燃烧 200 kg 的液氢,火箭发动机贮箱中装入液氧的质量至少为 $x$。
$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$
4 32
200 kg $x$
$\dfrac{4}{32}=\dfrac{200\ \mathrm{kg}}{x}\ \ \ x=1\ 600\ \mathrm{kg}$
答:火箭发动机贮箱中装入液氧的质量至少为 1 600 kg。
$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$
4 32
200 kg $x$
$\dfrac{4}{32}=\dfrac{200\ \mathrm{kg}}{x}\ \ \ x=1\ 600\ \mathrm{kg}$
答:火箭发动机贮箱中装入液氧的质量至少为 1 600 kg。
解析
【分析】
本题是根据化学方程式进行计算的基础题型，解题思路为：①设出未知量（液氧的质量，不带单位）；②正确书写液氢燃烧的化学方程式，保证配平、反应条件准确；③计算反应中氢气与氧气的相对质量（化学计量数×相对分子质量），得到二者的质量比；④将已知液氢的质量（200kg）和未知液氧的质量对应到质量比中，列出正比例式；⑤求解未知量并规范作答（带单位）。
【解析】
解：设需要液氧的质量至少为$x$。
液氢燃烧的化学方程式为：$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$
反应中$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$的质量比为：$(2×2):32 = 4:32$
已知参加反应的$\ce{H_{2}}$质量为200 kg，列比例式：
$\dfrac{4}{32} = \dfrac{200\ \mathrm{kg}}{x}$
解得：$x = \dfrac{32×200\ \mathrm{kg}}{4} = 1600\ \mathrm{kg}$
【答案】
1600 kg
【知识点】
根据化学方程式计算，氢气的燃烧反应
【点评】
本题考查化学方程式计算的基本步骤，题型常规，需注意化学方程式书写规范、质量比计算准确、比例式列写正确，是学生应熟练掌握的基础计算类题目。
【难度系数】
0.7
本题是根据化学方程式进行计算的基础题型，解题思路为：①设出未知量（液氧的质量，不带单位）；②正确书写液氢燃烧的化学方程式，保证配平、反应条件准确；③计算反应中氢气与氧气的相对质量（化学计量数×相对分子质量），得到二者的质量比；④将已知液氢的质量（200kg）和未知液氧的质量对应到质量比中，列出正比例式；⑤求解未知量并规范作答（带单位）。
【解析】
解：设需要液氧的质量至少为$x$。
液氢燃烧的化学方程式为：$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$
反应中$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$的质量比为：$(2×2):32 = 4:32$
已知参加反应的$\ce{H_{2}}$质量为200 kg，列比例式：
$\dfrac{4}{32} = \dfrac{200\ \mathrm{kg}}{x}$
解得：$x = \dfrac{32×200\ \mathrm{kg}}{4} = 1600\ \mathrm{kg}$
【答案】
1600 kg
【知识点】
根据化学方程式计算，氢气的燃烧反应
【点评】
本题考查化学方程式计算的基本步骤，题型常规，需注意化学方程式书写规范、质量比计算准确、比例式列写正确，是学生应熟练掌握的基础计算类题目。
【难度系数】
0.7
对点训练
用如图所示装置验证质量守恒定律。反应前称得质量为$m_1$，引燃红磷，冷却后称得质量为$m_2$，$m_1=m_2$。下列说法正确的是
（
A.实验中红磷一定要过量
B.$m_1$为红磷和氧气的总质量
C.实验过程中气球胀大不会影响实验结果
D.$m_2$中$\ce{P_2O_5}$的质量一定等于$m_1$中红磷与氧气的质量之和
用如图所示装置验证质量守恒定律。反应前称得质量为$m_1$，引燃红磷，冷却后称得质量为$m_2$，$m_1=m_2$。下列说法正确的是
（
C
）A.实验中红磷一定要过量
B.$m_1$为红磷和氧气的总质量
C.实验过程中气球胀大不会影响实验结果
D.$m_2$中$\ce{P_2O_5}$的质量一定等于$m_1$中红磷与氧气的质量之和
答案
C 实验中红磷不一定要过量,故 A 错误;$m_1$ 为整个装置的总质量,故 B 错误;气球的作用是调节气压,实验过程中气球胀大不会影响实验结果,故 C 正确;$m_2$ 中 $\ce{P_{2}O_{5}}$ 的质量一定等于 $m_1$ 中参加反应的红磷与氧气的质量之和,故 D 错误。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合验证质量守恒定律的红磷燃烧实验原理，逐一分析每个选项：首先明确实验装置为密闭体系，反应前后总质量不变，红磷燃烧消耗氧气生成五氧化二磷，气球用于调节装置内气压。再判断各选项的正误：A选项需明确红磷是否需要过量；B选项要清楚反应前总质量的组成；C选项需理解气球胀大对实验结果的影响；D选项要结合质量守恒定律的“参加反应”的条件分析。
【解析】
逐一分析选项：
A. 实验中红磷的作用是消耗装置内的氧气，只要能将氧气完全消耗即可，不需要过量，故A错误；
B. $m_1$是反应前整个装置（包括锥形瓶、细沙、玻璃管、气球、红磷、瓶内空气等）的总质量，并非红磷和氧气的总质量，故B错误；
C. 实验过程中，红磷燃烧放热使装置内气体受热膨胀，气球胀大，气球的作用是调节装置内的气压，防止瓶塞被冲开，且整个装置是密闭的，冷却后气球会恢复原状，不会影响反应前后总质量的测定，故C正确；
D. 根据质量守恒定律，参加反应的红磷与氧气的质量之和等于生成的五氧化二磷的质量，而$m_1$是反应前整个装置的总质量，包含未反应的红磷等物质，因此$m_2$中$\ce{P_2O_5}$的质量不等于$m_1$中红磷与氧气的总质量，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律验证、红磷燃烧实验
【点评】
本题考查质量守恒定律的验证实验，需明确实验装置特点、操作目的及质量守恒定律的适用范围，易错点在于对“参加反应的物质”的理解，整体为基础实验题，需掌握核心知识点即可解答。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合验证质量守恒定律的红磷燃烧实验原理，逐一分析每个选项：首先明确实验装置为密闭体系，反应前后总质量不变，红磷燃烧消耗氧气生成五氧化二磷，气球用于调节装置内气压。再判断各选项的正误：A选项需明确红磷是否需要过量；B选项要清楚反应前总质量的组成；C选项需理解气球胀大对实验结果的影响；D选项要结合质量守恒定律的“参加反应”的条件分析。
【解析】
逐一分析选项：
A. 实验中红磷的作用是消耗装置内的氧气，只要能将氧气完全消耗即可，不需要过量，故A错误；
B. $m_1$是反应前整个装置（包括锥形瓶、细沙、玻璃管、气球、红磷、瓶内空气等）的总质量，并非红磷和氧气的总质量，故B错误；
C. 实验过程中，红磷燃烧放热使装置内气体受热膨胀，气球胀大，气球的作用是调节装置内的气压，防止瓶塞被冲开，且整个装置是密闭的，冷却后气球会恢复原状，不会影响反应前后总质量的测定，故C正确；
D. 根据质量守恒定律，参加反应的红磷与氧气的质量之和等于生成的五氧化二磷的质量，而$m_1$是反应前整个装置的总质量，包含未反应的红磷等物质，因此$m_2$中$\ce{P_2O_5}$的质量不等于$m_1$中红磷与氧气的总质量，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律验证、红磷燃烧实验
【点评】
本题考查质量守恒定律的验证实验，需明确实验装置特点、操作目的及质量守恒定律的适用范围，易错点在于对“参加反应的物质”的理解，整体为基础实验题，需掌握核心知识点即可解答。
【难度系数】
0.6
