2. (2024·青海)《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，炼铁的主要原理是$\ce{Fe_{2}O_{3} + 3CO\xlongequal{高温} 2Fe + 3X}$，X的化学式为（）

A.$\ce{H_{2}O}$
B.$\ce{CO}$
C.$\ce{Fe_{3}O_{4}}$
D.$\ce{CO_{2}}$

2.D

【分析】本题考查质量守恒定律的应用，解题思路是依据化学反应前后原子的种类、数目不变，先统计反应物中各原子的总数，再对比生成物中已有的原子数，推导出3个X分子的原子构成，进而确定单个X的化学式。
【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。反应前：Fe原子共2个，O原子总数为$\ce{Fe_{2}O_{3}}$中的3个加上3个$\ce{CO}$中的3个，合计6个；C原子共3个。反应后已有2个Fe原子，因此3个X分子中应包含3个C原子和6个O原子，即每个X分子由1个C原子和2个O原子构成，故X的化学式为$\ce{CO_{2}}$。
【答案】D
【知识点】质量守恒定律、化学式的推断
【点评】本题为化学基础题，利用质量守恒定律推断物质化学式，侧重考查学生对质量守恒定律核心内容的掌握，难度较低。
【难度系数】0.8

3. 时政热点 我国力争在2060年前实现“碳中和”（二氧化碳的排放与吸收平衡，实现“零排放”），保护环境。实现“碳中和”通常可采取如下措施：
（1）碳减排：使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。单质硼（B）可与水在一定条件下反应生成氢氧化硼$\ce{[B(OH)_{3}]}$和氢气，该反应的化学方程式为。
（2）碳“捕捉”与封存：可用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，反应生成碳酸钠和水，该反应的化学方程式为。
（3）碳转化：我国科学家首次实现了人工合成淀粉技术，其中一个环节是将$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$转化为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$），其反应的微观过程如图所示：

请写出上述反应的化学方程式：。

(1)$\ce{2B + 6H_{2}O\xlongequal{一定条件}2B(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
(2)$\ce{2NaOH + CO_{2}=Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(3)$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$

【分析】
本题围绕“碳中和”热点，考查化学方程式的书写，需根据题意或微观示意图确定反应物、生成物，再利用质量守恒定律配平，标注反应条件和气体符号。（1）根据描述确定反应物为B和$\ce{H_{2}O}$，生成物为$\ce{B(OH)_{3}}$和$\ce{H_{2}}$；（2）确定反应物为$\ce{NaOH}$和$\ce{CO_{2}}$，生成物为$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O}$；（3）根据微观示意图，数出反应物$\ce{CO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$的分子个数，生成物$\ce{CH_{3}OH}$、$\ce{H_{2}O}$的分子个数，再结合原子守恒配平。
【解析】
（1）根据题意，反应物是单质硼（B）和水（$\ce{H_{2}O}$），生成物是氢氧化硼$\ce{[B(OH)_{3}]}$和氢气（$\ce{H_{2}}$）。根据质量守恒定律配平：2个B原子对应2个$\ce{B(OH)_{3}}$，需要6个$\ce{H_{2}O}$提供6个O和12个H，生成3个$\ce{H_{2}}$，因此化学方程式为$\ce{2B + 6H_{2}O\xlongequal{一定条件}2B(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$；
（2）反应物是氢氧化钠（$\ce{NaOH}$）和二氧化碳（$\ce{CO_{2}}$），生成物是碳酸钠（$\ce{Na_{2}CO_{3}}$）和水（$\ce{H_{2}O}$）。配平时，$\ce{Na}$原子守恒，$\ce{NaOH}$系数为2，检查$\ce{O}$、$\ce{H}$原子：左边2个$\ce{NaOH}$和1个$\ce{CO_{2}}$共含4个$\ce{O}$、2个$\ce{H}$，右边$\ce{Na_{2}CO_{3}}$和$\ce{H_{2}O}$也含4个$\ce{O}$、2个$\ce{H}$，配平后化学方程式为$\ce{2NaOH + CO_{2}=Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$；
（3）根据微观示意图，反应物为1个$\ce{CO_{2}}$分子和3个$\ce{H_{2}}$分子，生成物为1个$\ce{CH_{3}OH}$分子和1个$\ce{H_{2}O}$分子，反应条件为一定条件，原子守恒，因此化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$。
【答案】
(1)$\ce{2B + 6H_{2}O\xlongequal{一定条件}2B(OH)_{3} + 3H_{2}\uparrow}$
(2)$\ce{2NaOH + CO_{2}=Na_{2}CO_{3} + H_{2}O}$
(3)$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
【知识点】
化学方程式书写、质量守恒定律、微观示意图应用
【点评】
本题结合“碳中和”时政热点，考查化学方程式的书写，核心是利用质量守恒定律配平，需准确判断反应物、生成物及反应条件，属于化学基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6

4.化学学科的特征是从分子层次认识物质，通过化学变化创造物质。如图是某化学反应的
分子种类变化示意图(甲、乙、丙分别代表图中对应的三种物质)，下列有关该反应的说法中，错误的是 ()


A.该反应前后分子的数目保持不变
B.该反应前后各元素的化合价都发生了改变
C.该反应属于化合反应
D.参加反应的甲、乙两物质的质量比为3：14

4.A

【分析】
首先根据微观示意图确定各物质的化学式：甲由2个氢原子构成，为$\ce{H_{2}}$；乙由2个氮原子构成，为$\ce{N_{2}}$；丙由1个氮原子和3个氢原子构成，为$\ce{NH_{3}}$。据此写出反应的化学方程式：$\ce{N_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件} 2NH_{3}}$。再结合化学方程式逐一分析选项，判断说法的正误。
【解析】
根据微观示意图推导反应的化学方程式为$\ce{N_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件} 2NH_{3}}$：
选项A：反应前分子总数为$1+3=4$，反应后分子总数为$2$，分子数目发生改变，该说法错误；
选项B：反应前$\ce{H}$、$\ce{N}$均为$0$价，反应后$\ce{H}$在$\ce{NH_{3}}$中为$+1$价，$\ce{N}$在$\ce{NH_{3}}$中为$-3$价，各元素化合价都发生了改变，该说法正确；
选项C：该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应，该说法正确；
选项D：参加反应的甲（$\ce{H_{2}}$）、乙（$\ce{N_{2}}$）的质量比为$(3×2):28=6:28=3:14$，该说法正确。
综上，错误的说法是A。
【答案】
A
【知识点】
化学方程式、化合价、反应类型、质量比计算
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的相关知识，需先正确推导化学方程式，再结合化合价、反应类型、分子数目、质量比等知识点分析选项，是基础的化学综合题。
【难度系数】
0.5

5. 3.0 g纯净物甲与一定质量的乙在一定条件下恰好完全反应，生成3.6 g丙和6.6 g丁，反应的微观示意图如图。下列说法正确的是（）


A.甲的化学式为$\ce{C_{3}H_{8}}$
B.反应物和生成物中共有三种氧化物
C.参加反应乙的质量为7.2 g
D.甲物质中碳元素的质量分数为40%

5.C

【分析】
要解决本题，需先根据微观示意图确定乙、丙、丁的化学式，再结合质量守恒定律计算相关物质质量，最后通过元素组成分析、氧化物判断、化学式计算逐一验证选项。步骤为：1. 确定各物质化学式；2. 利用质量守恒计算乙的质量；3. 分析甲的元素组成与化学式；4. 判断氧化物种类；5. 计算甲中碳元素质量分数。
【解析】
1. 确定物质化学式：由微观示意图可知，乙为$\ce{O_{2}}$，丙为$\ce{H_{2}O}$，丁为$\ce{CO_{2}}$。
2. 计算参加反应的乙的质量：根据质量守恒定律，参加反应的各物质总质量等于生成物总质量，因此参加反应的乙的质量 = $3.6\ \mathrm{g} + 6.6\ \mathrm{g} - 3.0\ \mathrm{g} = 7.2\ \mathrm{g}$，故选项C正确。
3. 验证选项A：计算甲的元素组成：丙中氢元素质量 = $3.6\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 0.4\ \mathrm{g}$，氧元素质量 = $3.6\ \mathrm{g} × \frac{16}{18} = 3.2\ \mathrm{g}$；丁中碳元素质量 = $6.6\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} = 1.8\ \mathrm{g}$，氧元素质量 = $6.6\ \mathrm{g} × \frac{32}{44} = 4.8\ \mathrm{g}$。甲中碳元素质量为$1.8\ \mathrm{g}$，氢元素质量为$0.4\ \mathrm{g}$，剩余氧元素质量 = $3.0\ \mathrm{g} - 1.8\ \mathrm{g} - 0.4\ \mathrm{g} = 0.8\ \mathrm{g}$。甲中C、H、O原子个数比为$\frac{1.8}{12}:\frac{0.4}{1}:\frac{0.8}{16}=3:8:1$，故甲的化学式为$\ce{C_{3}H_{8}O}$，不是$\ce{C_{3}H_{8}}$，选项A错误。
4. 验证选项B：氧化物是由两种元素组成且含氧量的化合物，丙（$\ce{H_{2}O}$）、丁（$\ce{CO_{2}}$）为氧化物，乙（$\ce{O_{2}}$）是单质，甲含三种元素，共2种氧化物，选项B错误。
5. 验证选项D：甲中碳元素质量分数 = $\frac{12×3}{12×3 + 8×1 +16×1}×100\% = 60\%$，不是40%，选项D错误。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律、化学式计算、氧化物判断
【点评】
本题结合微观粒子模型考查化学核心知识，需熟练运用质量守恒定律分析物质质量，掌握化学式相关计算及氧化物定义，综合性较强，对学生逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5

6.为测量鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数，某兴趣小组做了如下实验：向15 g捣碎的鸡蛋壳中加入100 g足量盐酸，直到没有气泡产生，称得烧杯内物质的总质量为110.6 g（杂质不参与反应，也不溶于水）。
求：(1)产生$\ce{CO_{2}}$的质量是g。
(2)该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数是多少？
（写出计算过程，结果精确到0.1%）

(1)4.4
(2)解:设 15 g 鸡蛋壳中含有碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl=CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
100 44
$x$ 4.4 g
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
$x=10\ \mathrm{g}$
该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{10\ \mathrm{g}}{15\ \mathrm{g}}×100\%\approx66.7\%$
答:该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为 66.7%。

【分析】首先，根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量差即为生成二氧化碳的质量（杂质不参与反应，也不溶于水，所以质量减少的部分全部是CO₂）；接着利用碳酸钙与盐酸反应的化学方程式，结合CO₂的质量计算出碳酸钙的质量，最后用碳酸钙质量除以鸡蛋壳总质量乘以100%，得到碳酸钙的质量分数。
【解析】(1) 根据质量守恒定律，生成$\ce{CO_{2}}$的质量 = 反应前总质量 - 反应后总质量 = $15\ \mathrm{g} + 100\ \mathrm{g} - 110.6\ \mathrm{g} = 4.4\ \mathrm{g}$。
(2) 解：设15 g鸡蛋壳中碳酸钙的质量为$x$。
$\ce{CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}↑}$
$\begin{array}{cc}100&44\\x&4.4\ \mathrm{g}\end{array}$
$\dfrac{100}{44}=\dfrac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$
解得：$x = 10\ \mathrm{g}$
该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为：$\dfrac{10\ \mathrm{g}}{15\ \mathrm{g}}×100\%≈66.7\%$
答：该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为66.7%。
【答案】(1)4.4；(2)66.7%
【知识点】质量守恒定律、根据化学方程式的计算、物质质量分数计算
【点评】本题结合实际场景考查化学计算，核心是利用质量守恒定律求气体质量，再通过化学方程式计算反应物质量并求质量分数，步骤清晰，是化学计算的基础题型，能有效考察学生对化学原理的应用和计算能力。
【难度系数】0.7