17 以化合价为纵坐标、物质类别为横坐标所绘制的图像叫价类图。如图是硫及其化合物中硫元素对应化合价与物质类别的关系图,请回答下列问题:
(1) A 点对应的物质类别 X 是;请写出 C 点表示的物质的化学式:。
(2) B 点表示的物质能与 $\ce{H_{2}S}$ 在一定条件下反应生成 A 点表示的物质和一种氧化物,写出该反应的化学方程式:。

单质
$\ce{SO_{3}}$
$\ce{SO_{2} + 2H_{2}S\xlongequal{一定条件}3S + 2H_{2}O}$

【分析】要解决这道题，需理解价类图的含义：横坐标代表物质类别，纵坐标代表对应元素的化合价。首先，单质中元素化合价为0，据此判断A点对应的物质类别X；其次，氧化物中氧元素化合价为-2，结合C点硫元素的化合价，利用化合价规则确定其化学式；最后，确定B点物质为SO₂，根据反应产物（A点的S单质）和质量守恒定律，推出另一产物为H₂O，进而配平化学方程式。
【解析】(1) 单质中元素的化合价为0，A点硫元素化合价为0，因此对应的物质类别X是单质；C点属于氧化物，硫元素化合价为+6，氧元素化合价为-2，设C的化学式为$\ce{S_{a}O_{b}}$，根据化合物中正负化合价代数和为0，得$(+6)×a + (-2)×b = 0$，解得$a:b=1:3$，故C的化学式为$\ce{SO_{3}}$。(2) B点为氧化物，硫元素化合价为+4，因此B为$\ce{SO_{2}}$；$\ce{SO_{2}}$与$\ce{H_{2}S}$在一定条件下反应，生成A点的S单质和一种氧化物，根据反应前后元素种类不变，该氧化物为$\ce{H_{2}O}$，配平后化学方程式为$\ce{SO_{2} + 2H_{2}S\xlongequal{一定条件}3S + 2H_{2}O}$。
【答案】单质；$\ce{SO_{3}}$；$\ce{SO_{2} + 2H_{2}S\xlongequal{一定条件}3S + 2H_{2}O}$
【知识点】化合价与化学式、化学方程式书写、单质判断
【点评】本题结合价类图考查硫及其化合物的相关知识，核心是利用化合价规则和质量守恒定律分析，需掌握基础化学用语和概念，难度适中。
【难度系数】0.5

18 [2024 南通期末]我国科学家研制出以石墨烯为载体的催化剂,在$25\ °\mathrm{C}$条件下将$\ce{CH_{4}}$转化为甲醇$(\ce{CH_{3}OH})$、甲醛$(\ce{CH_{2}O})$等,主要原理如图所示:

(1) 图中“$∞∞$”表示(填微观粒子名称)。
(2) 步骤Ⅰ、Ⅱ的总反应化学方程式是。
(3) 这一系列的催化反应中(不考虑催化剂),没有发生变化的粒子是(填“原子”“分子”或“离子”)。
(4) 步骤Ⅵ与步骤Ⅱ反应类似,试推步骤Ⅵ的产物是(填化学式)和$\ce{H_{2}O}$。

过氧化氢分子
$\ce{CH_{4} + H_{2}O_{2}\xlongequal[催化剂]{25\ °C}CH_{3}OH + H_{2}O}$
原子
$\ce{HCOOH}$

【分析】
根据图例明确各原子：○为H，●为C，大○为O。第(1)题，观察“∞∞”的微观构成，是2个H原子和2个O原子形成的分子，对应过氧化氢分子；第(2)题，步骤Ⅰ为CH₄吸附在催化剂表面，步骤Ⅱ是加入的过氧化氢与CH₄反应，结合反应条件和生成物推导总反应；第(3)题，化学变化中原子是最小粒子，反应前后原子种类、数目不变；第(4)题，步骤Ⅱ是甲烷与过氧化氢反应生成甲醇和水，步骤Ⅴ后得到甲醛，步骤Ⅵ与步骤Ⅱ类似，类比反应规律推导产物。
【解析】
(1) 由图例可知，“∞∞”的微观结构为2个氢原子和2个氧原子构成的分子，对应过氧化氢分子；
(2) 步骤Ⅰ反应物为CH₄，步骤Ⅱ加入的反应物是过氧化氢（H₂O₂），生成物为甲醇（CH₃OH）和水，反应条件为25℃、催化剂，总反应化学方程式为：$\ce{CH_{4} + H_{2}O_{2}\xlongequal[催化剂]{25\ °C}CH_{3}OH + H_{2}O}$；
(3) 化学变化的本质是分子分裂为原子，原子重新组合成新分子，因此反应前后不变的粒子是原子；
(4) 步骤Ⅱ是甲烷与过氧化氢反应生成甲醇和水，步骤Ⅴ后得到甲醛（CH₂O），步骤Ⅵ与步骤Ⅱ类似，即甲醛与过氧化氢反应，类比甲醇的生成规律，甲醛反应后生成甲酸（HCOOH）和水，故产物为$\ce{HCOOH}$和$\ce{H_{2}O}$。
【答案】
过氧化氢分子；$\ce{CH_{4} + H_{2}O_{2}\xlongequal[催化剂]{25\ °C}CH_{3}OH + H_{2}O}$；原子；$\ce{HCOOH}$
【知识点】
微观粒子；化学方程式书写；原子的概念
【点评】
本题结合微观示意图考查化学反应的本质、化学方程式的书写，需结合图例分析粒子构成，类比反应规律推导产物，是期末常见题型，难度适中。
【难度系数】
0.5

19 某化学兴趣小组为验证质量守恒定律,做了镁条在空气中燃烧的实验。

第19题图甲
(1)镁与氧气在点燃的条件下生成氧化镁,理论上得到的生成物的质量(填“大于”“小于”或“等于”)镁条的质量;经分析可知出现这一结果的原因是。
(2)兴趣小组按图乙装置改进实验后,验证了质量守恒定律,同时发现燃烧产物中有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么?
【查阅资料】① 氧化镁为白色固体,常温下与水不反应。
② 镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁$( \ce{Mg_{3}N_{2}} )$固体。
③ 氮化镁可与水剧烈反应产生氨气,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

第19题图乙
【作出猜想】黄色固体为氮化镁。
【进行实验】同学们通过实验对猜想进行了验证,请你将实验记录表补充完整。
|实验操作|实验现象|结 论|
| ---- | ---- | ---- |
|将镁粉燃烧的产物放在一支试管中,加入少量的蒸馏水,微热,然后将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观察现象|闻到刺激性气味, |黄色固体为氮化镁|
【反思与交流】① 空气中氮气的含量远大于氧气的含量,而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁,是因为。
② 镁条(填“能”或“不能”)替代红磷做测定空气中氧气含量的实验,理由是。

大于
生成物质量中多了参加反应的氧气的质量(合理答案均可)
湿润的红色
石蕊试纸变成蓝色
氧气的化学性质比氮气活泼
不能
镁条不仅
能和氧气反应，还能和氮气反应

【分析】
首先，第(1)问需结合质量守恒定律分析：镁燃烧是镁与氧气反应生成氧化镁，生成物质量等于参加反应的镁和氧气的质量和，因此生成物质量大于镁条质量，原因是包含了参加反应的氧气质量。第(2)问，验证黄色固体为氮化镁时，需利用资料中“氮化镁与水反应生成氨气，氨气能使湿润红色石蕊试纸变蓝”的信息；反思部分，需对比氧气和氮气的化学活泼性，以及镁的反应特性，判断实验结论和替代物的合理性。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，镁条在氧气中燃烧的反应为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$，生成物氧化镁的质量等于参加反应的镁条质量与参加反应的氧气质量之和，因此理论上生成物的质量大于镁条的质量，原因是生成物质量中多了参加反应的氧气的质量。
(2) 【进行实验】根据查阅资料③，氮化镁与水反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，因此实验中观察到湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，即可证明黄色固体为氮化镁。
【反思与交流】① 氧气的化学性质比氮气活泼，镁条燃烧时更易与氧气反应，因此生成的氧化镁远多于氮化镁；② 镁条不能替代红磷做测定空气中氧气含量的实验，因为镁条不仅能和氧气反应，还能和空气中的氮气反应，导致消耗的气体体积大于氧气的体积，测定结果不准确。
【答案】
大于；生成物质量中多了参加反应的氧气的质量(合理答案均可)；湿润的红色石蕊试纸变成蓝色；氧气的化学性质比氮气活泼；不能；镁条不仅能和氧气反应，还能和氮气反应
【知识点】
质量守恒定律、镁的化学性质、实验探究
【点评】
本题结合镁条燃烧实验，考查质量守恒定律的应用、实验探究的信息提取能力，以及测定空气中氧气含量实验的替代物选择，需要学生从题目资料中获取关键信息，分析反应本质，是一道综合性适中的基础实验题。
【难度系数】
0.5