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例4 科学家成功研制出一种合成甲醇(化学式为$\ce{CH_{3}OH}$)的新工艺，其反应过程的微观示意图如图所示。下列说法正确的是 (
A.反应前后共有四种分子
B.该反应属于化合反应
C.反应前后原子、分子数目均不变
D.反应过程中有单质生成
○ 氢原子
● 氧原子
斜线圆 碳原子
B
)A.反应前后共有四种分子
B.该反应属于化合反应
C.反应前后原子、分子数目均不变
D.反应过程中有单质生成
○ 氢原子
● 氧原子
斜线圆 碳原子
答案
B
解析
【分析】
本题通过微观示意图考查化学反应的相关概念，解题思路为：先根据图例确定原子种类，再写出反应前后各物质的化学式并配平化学方程式，最后结合化合反应、单质、分子原子的性质等知识点，逐一分析选项判断正误。
【解析】
根据图例可知：○为氢原子，●为氧原子，斜线圆为碳原子。由此确定反应物为甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$），生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$），配平反应的化学方程式为：$\ce{2CH_{4} + O_{2}\xlongequal{一定条件} 2CH_{3}OH}$。
逐一分析选项：
A. 反应前的分子为$\ce{CH_{4}}$、$\ce{O_{2}}$，反应后的分子为$\ce{CH_{3}OH}$和剩余的$\ce{O_{2}}$，共3种分子，不是4种，错误；
B. 该反应是两种物质反应生成一种物质，符合化合反应“多变一”的特征，属于化合反应，正确；
C. 根据质量守恒，反应前后原子数目不变，但反应前分子总数为$2+1=3$，反应后分子总数为$2$，分子数目改变，错误；
D. 生成物甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）是由C、H、O三种元素组成的化合物，无单质生成，错误。
【答案】
B
【知识点】
化学方程式、化合反应、微观示意图
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的基本概念，核心是准确识别物质的构成并配平反应，再结合相关概念判断选项，属于初中化学基础题型。
【难度系数】
0.5
本题通过微观示意图考查化学反应的相关概念，解题思路为：先根据图例确定原子种类，再写出反应前后各物质的化学式并配平化学方程式，最后结合化合反应、单质、分子原子的性质等知识点，逐一分析选项判断正误。
【解析】
根据图例可知：○为氢原子，●为氧原子，斜线圆为碳原子。由此确定反应物为甲烷（$\ce{CH_{4}}$）和氧气（$\ce{O_{2}}$），生成物为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$），配平反应的化学方程式为：$\ce{2CH_{4} + O_{2}\xlongequal{一定条件} 2CH_{3}OH}$。
逐一分析选项：
A. 反应前的分子为$\ce{CH_{4}}$、$\ce{O_{2}}$，反应后的分子为$\ce{CH_{3}OH}$和剩余的$\ce{O_{2}}$，共3种分子，不是4种，错误；
B. 该反应是两种物质反应生成一种物质，符合化合反应“多变一”的特征，属于化合反应，正确；
C. 根据质量守恒，反应前后原子数目不变，但反应前分子总数为$2+1=3$，反应后分子总数为$2$，分子数目改变，错误；
D. 生成物甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）是由C、H、O三种元素组成的化合物，无单质生成，错误。
【答案】
B
【知识点】
化学方程式、化合反应、微观示意图
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的基本概念，核心是准确识别物质的构成并配平反应，再结合相关概念判断选项，属于初中化学基础题型。
【难度系数】
0.5
练习4（2025·广东）我国科研人员研制出乙醇制氢零碳排放反应的催化剂，反应前后分子种类变化的微观示意图如图。下列说法错误的是（
A.甲的化学式为$\ce{H_{2}}$
B.反应前后原子种类不变
C.生成物的分子个数比为$1:1$
D.催化剂可以改变化学反应速率
方法指导
根据题图，应将未参加反应的化学物质先消去，再写出对应的化学式，完成化学方程式的配平，最后根据化学方程式进行相关判断。
C
）A.甲的化学式为$\ce{H_{2}}$
B.反应前后原子种类不变
C.生成物的分子个数比为$1:1$
D.催化剂可以改变化学反应速率
方法指导
根据题图，应将未参加反应的化学物质先消去，再写出对应的化学式，完成化学方程式的配平，最后根据化学方程式进行相关判断。
答案
C
解析
【分析】首先根据微观示意图确定各物质的构成，推导化学式并配平反应的化学方程式，再结合质量守恒定律、催化剂的性质逐一分析选项，判断错误说法。
【解析】根据微观示意图：甲的分子由2个氢原子构成，故甲为$\ce{H_{2}}$；反应物为乙醇（$\ce{C_{2}H_{6}O}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），生成物为乙酸（$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$）和氢气（$\ce{H_{2}}$）。配平化学方程式：$\ce{C_{2}H_{6}O + H_{2}O\xlongequal{催化剂} C_{2}H_{4}O_{2} + 2H_{2}}$。
A选项：甲的化学式为$\ce{H_{2}}$，正确；
B选项：根据质量守恒定律，反应前后原子种类不变，正确；
C选项：生成物为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$和$\ce{H_{2}}$，分子个数比为$1:2$，不是$1:1$，错误；
D选项：催化剂可以改变化学反应速率，正确。
【答案】C
【知识点】质量守恒定律、化学方程式、催化剂的作用
【点评】本题通过微观示意图考查化学反应的核心知识，需先推导化学方程式，再结合相关定律和性质分析选项，关键是利用原子守恒配平反应，难度中等。
【难度系数】0.6
【解析】根据微观示意图：甲的分子由2个氢原子构成，故甲为$\ce{H_{2}}$；反应物为乙醇（$\ce{C_{2}H_{6}O}$）和水（$\ce{H_{2}O}$），生成物为乙酸（$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$）和氢气（$\ce{H_{2}}$）。配平化学方程式：$\ce{C_{2}H_{6}O + H_{2}O\xlongequal{催化剂} C_{2}H_{4}O_{2} + 2H_{2}}$。
A选项：甲的化学式为$\ce{H_{2}}$，正确；
B选项：根据质量守恒定律，反应前后原子种类不变，正确；
C选项：生成物为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$和$\ce{H_{2}}$，分子个数比为$1:2$，不是$1:1$，错误；
D选项：催化剂可以改变化学反应速率，正确。
【答案】C
【知识点】质量守恒定律、化学方程式、催化剂的作用
【点评】本题通过微观示意图考查化学反应的核心知识，需先推导化学方程式，再结合相关定律和性质分析选项，关键是利用原子守恒配平反应，难度中等。
【难度系数】0.6
例5 已知一定质量的纯净物A跟32 g氧气恰好完全反应，生成22 g二氧化碳和18 g水，下列说法错误的是（
A.参加反应的A的质量是8 g
B.物质A中只含有碳、氢两种元素
C.该物质中不含氧元素
D.物质A中碳、氢原子的个数比是1：3
D
）A.参加反应的A的质量是8 g
B.物质A中只含有碳、氢两种元素
C.该物质中不含氧元素
D.物质A中碳、氢原子的个数比是1：3
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题，需结合质量守恒定律分析：首先根据质量守恒定律计算参加反应的A的质量；再通过生成物中碳、氢元素的质量判断A的元素组成；最后计算A中碳、氢原子个数比，逐一判断选项正误。
【解析】
1. 计算参加反应的A的质量：根据质量守恒定律，参加反应的各物质质量总和等于生成物的质量总和，因此A的质量 = 生成CO₂的质量 + 生成H₂O的质量 - 参加反应的O₂质量 = 22g + 18g - 32g = 8g，故A选项正确。
2. 判断A的元素组成：
CO₂中碳元素的质量：22g × (12/44) = 6g；
H₂O中氢元素的质量：18g × (2/18) = 2g；
碳元素与氢元素质量和为6g + 2g = 8g，恰好等于A的质量，说明A中只含碳、氢两种元素，不含氧元素，故B、C选项正确。
3. 计算A中碳、氢原子个数比：碳、氢原子个数比 = (碳元素质量÷碳的相对原子质量) : (氢元素质量÷氢的相对原子质量) = (6g÷12) : (2g÷1) = 0.5 : 2 = 1:4，并非1:3，故D选项错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学式相关计算
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用，核心是通过生成物元素质量判断反应物的元素组成，以及原子个数比的计算，需准确掌握元素质量与原子个数的换算关系，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合质量守恒定律分析：首先根据质量守恒定律计算参加反应的A的质量；再通过生成物中碳、氢元素的质量判断A的元素组成；最后计算A中碳、氢原子个数比，逐一判断选项正误。
【解析】
1. 计算参加反应的A的质量：根据质量守恒定律，参加反应的各物质质量总和等于生成物的质量总和，因此A的质量 = 生成CO₂的质量 + 生成H₂O的质量 - 参加反应的O₂质量 = 22g + 18g - 32g = 8g，故A选项正确。
2. 判断A的元素组成：
CO₂中碳元素的质量：22g × (12/44) = 6g；
H₂O中氢元素的质量：18g × (2/18) = 2g；
碳元素与氢元素质量和为6g + 2g = 8g，恰好等于A的质量，说明A中只含碳、氢两种元素，不含氧元素，故B、C选项正确。
3. 计算A中碳、氢原子个数比：碳、氢原子个数比 = (碳元素质量÷碳的相对原子质量) : (氢元素质量÷氢的相对原子质量) = (6g÷12) : (2g÷1) = 0.5 : 2 = 1:4，并非1:3，故D选项错误。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、化学式相关计算
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用，核心是通过生成物元素质量判断反应物的元素组成，以及原子个数比的计算，需准确掌握元素质量与原子个数的换算关系，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.5
练习5 某打火机的燃料是丁烷($\ce{C_{4}H_{10}}$)，5.8 g 丁烷与19.2 g 氧气在点燃条件下恰好完全反应，生成13.2 g二氧化碳、a g一氧化碳和9 g水。
(1)则a的值为
(2)该反应的化学方程式为
(1)则a的值为
2.8
。(2)该反应的化学方程式为
$\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
。答案
(1) 2.8
(2) $\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
(2) $\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
解析
【分析】
本题分为两小问，第(1)问求a的值，需利用质量守恒定律，反应前后物质的总质量相等，据此计算一氧化碳的质量；第(2)问书写化学方程式，需先计算各反应物和生成物的物质的量之比，化简为整数比后确定化学计量数，进而写出正确的化学方程式。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，参加反应的反应物总质量等于生成物总质量，因此：
$5.8\ \mathrm{g} + 19.2\ \mathrm{g} = 13.2\ \mathrm{g} + a + 9\ \mathrm{g}$
解得：$a = 5.8 + 19.2 - 13.2 - 9 = 2.8\ \mathrm{g}$
(2) 计算各物质的物质的量（摩尔质量：$\ce{C4H10}$为$58\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{O2}$为$32\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{CO2}$为$44\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{CO}$为$28\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{H2O}$为$18\ \mathrm{g/mol}$）：
$n(\ce{C4H10}) = 5.8\ \mathrm{g} ÷ 58\ \mathrm{g/mol} = 0.1\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{O2}) = 19.2\ \mathrm{g} ÷ 32\ \mathrm{g/mol} = 0.6\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{CO2}) = 13.2\ \mathrm{g} ÷ 44\ \mathrm{g/mol} = 0.3\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{CO}) = 2.8\ \mathrm{g} ÷ 28\ \mathrm{g/mol} = 0.1\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{H2O}) = 9\ \mathrm{g} ÷ 18\ \mathrm{g/mol} = 0.5\ \mathrm{mol}$
各物质的物质的量之比为：$0.1:0.6:0.3:0.1:0.5 = 1:6:3:1:5$，因此反应的化学方程式为：$\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
【答案】
(1) $2.8$；(2) $\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用和化学方程式配平，属于基础题型，解题关键是利用质量守恒计算未知物质量，再通过物质的量之比确定化学计量数，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第(1)问求a的值，需利用质量守恒定律，反应前后物质的总质量相等，据此计算一氧化碳的质量；第(2)问书写化学方程式，需先计算各反应物和生成物的物质的量之比，化简为整数比后确定化学计量数，进而写出正确的化学方程式。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，参加反应的反应物总质量等于生成物总质量，因此：
$5.8\ \mathrm{g} + 19.2\ \mathrm{g} = 13.2\ \mathrm{g} + a + 9\ \mathrm{g}$
解得：$a = 5.8 + 19.2 - 13.2 - 9 = 2.8\ \mathrm{g}$
(2) 计算各物质的物质的量（摩尔质量：$\ce{C4H10}$为$58\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{O2}$为$32\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{CO2}$为$44\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{CO}$为$28\ \mathrm{g/mol}$，$\ce{H2O}$为$18\ \mathrm{g/mol}$）：
$n(\ce{C4H10}) = 5.8\ \mathrm{g} ÷ 58\ \mathrm{g/mol} = 0.1\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{O2}) = 19.2\ \mathrm{g} ÷ 32\ \mathrm{g/mol} = 0.6\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{CO2}) = 13.2\ \mathrm{g} ÷ 44\ \mathrm{g/mol} = 0.3\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{CO}) = 2.8\ \mathrm{g} ÷ 28\ \mathrm{g/mol} = 0.1\ \mathrm{mol}$
$n(\ce{H2O}) = 9\ \mathrm{g} ÷ 18\ \mathrm{g/mol} = 0.5\ \mathrm{mol}$
各物质的物质的量之比为：$0.1:0.6:0.3:0.1:0.5 = 1:6:3:1:5$，因此反应的化学方程式为：$\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
【答案】
(1) $2.8$；(2) $\ce{C_{4}H_{10} +6O_{2}\xlongequal{点燃}3CO_{2} +CO +5H_{2}O}$
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题考查质量守恒定律的应用和化学方程式配平，属于基础题型，解题关键是利用质量守恒计算未知物质量，再通过物质的量之比确定化学计量数，难度适中。
【难度系数】
0.6
