专题01 质量守恒定律的应用-备战中考化学必备解题模板系列

质量守恒定律的应用

一、关于密闭容器中化学反应的数据分析

例1（2022湖南邵阳中考）把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得各物质的质量如下表所示，下列说法正确的是（   ）

A. x的值是25                B. 乙一定是催化剂

C. 甲和丁都是反应物          D. 反应中，甲与丙发生改变的质量比是14：33

【答案】A

【解析】A、x =7+10+28+37-14-10-33=25，故选项正确；

B、乙反应前后质量不变，可能为催化剂或没有参与反应，故选项错误；

C、甲反应后质量增加，为生成物；丁质量减少，是反应物，故选项错误；

D、反应中的甲、丙发生改变的质量比是:（14g-7g）：（33g-28g）=7：5，故选项错误。故选A.。

例1的模板应用

变式一　柱状图

1.（2022湖南常德中考）一定条件下，密闭容器中发生了某一化学反应，涉及的物质为甲、乙、丙、丁，如图为各物质在反应前和反应后某时刻的质量关系。下列说法不正确的是（   ）

A. x的值是31

B. 甲、丁的相对分子质量之比可能为7：11

C. 丁可能为单质

D. 反应中消耗甲和乙的质量比为7：4

【答案】C

【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故20+20+20+20=13+16+20+x，x=31，反应后，甲的质量减小，甲是反应物，乙的质量减小，乙是反应物，丙的质量不变，丙可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，丁的质量增加，丁是生成物。

A、由分析可知，x的值是31，不符合题意；

B、参加反应的甲和生成丁的质量比为：（20-13）：（31-20）=7:11，如果甲、丁的化学计量数之比为1:1，则甲、丁的相对分子质量之比为7：11，不符合题意；

C、甲、乙是反应物，丁是生成物，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，丁一定由两种或两种以上元素组成，丁一定是化合物，符合题意；

D、反应中消耗甲和乙的质量比为：（20-13）：（20-16）=7:4，不符合题意。

故选C。

变式二　饼状图

2．（2022年江苏省扬州市中考）将一定量的N2、H2和物质M置于密闭容器中，在特定条件下发生化学反应，反应前后各物质的质量分数如图所示。下列说法不正确的是（    ）

A．反应前后原子的数目不变 

B．参加反应的N2和H2分子个数比为1：3

C．M可能是该反应的催化剂 

D．反应后H2和NH3质量分数之比为1：1

【答案】D

【解析】

A、根据化学反应前后质量守恒的微观原因，原子的种类、数目和质量不变，可以知道化学化学前后原子数目不变，不符合题意；

B、根据反应表达式为N2+H2→NH3，结合质量守恒定律进行方程式配平分析，可以知道参加反应的N2:H2:NH3的个数比为1:3:2，不符合题意；

C、根据催化剂的性质，化学反应前后化学性质和质量不变的特点，图中M的质量反应前后质量不变，故M可能是该反应的催化剂，不符合题意；

D、根据化学反应前后质量守恒，求出NH3的质量分数100%-14%-63%-6%=17%，那么a的数值为17，反应后H2和NH3的质量分数应为14%:17%=14:17，而不是1:1，故符合题意。

变式三　坐标曲线型

3.（2022年上海中考化学模拟）在一个密闭容器内，一定条件下发生某个反应，其各物质质量与时间的关系如图所示。据图判断下列正确的是（     ）

A.甲属于反应物    B.甲一定是化合物   C.反应停止时，m7＝m3+m5         D.丁一定是催化剂

【答案】B

【解析】A、反应后质量增多的物质是生成物，质量减少的物质是反应物。反应后甲的质量增多，所以甲属于生成物，此选项错误；B、甲是生成物，乙、丙反应后质量减少，乙、丙是反应物 ，丁的质量不变，既不是反应物，也不是生成物，该反应是：乙+丁=甲，故甲一定是化合物，此选项正确；C、根据质量守恒定律，反应停止时m7＝（m3-m1）+m5，此选项错误；D、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，丁在化学反应前后质量不变，从该题中无法知道丁的化学性质是否发生改变，所以丁可能是催化剂，此选项错误。故选B。

　二、有关质量守恒定律的微观反应示意图

例2 （2022湖北潜江等中考）“宏观-微观-符号”之间建立联系，能帮助我们更好地认识物质及变化的本质。某化学反应的微观示意图如图所示，下列说法正确的是（     ）

A. 该反应前后，各元素的化合价没有发生改变

B. 该反应中，实际参加反应的两种物质的分子个数比为2：3

C. 该反应前后，原子的种类和数目都没有发生改变

D. 该微观示意图中共有三种氧化物

【答案】C

【解析】由微观示意图可知，该反应的是甲醛和氧气在催化条件下反应生成水和二氧化碳，反应方程式为CH2O+O2CO2+H2O；

A、氧气属于单质，氧元素的化合价为0价；生成物中，二氧化碳中氧元素的化合价为-2价，水中氢元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价。所以该反应前后，氧元素的化合价发生改变，故选项错误；

B、根据该反应方程式：CH2O+O2CO2+H2O，实际参加反应的两种物质的分子个数比为1：1，故选项错误；

C、根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目均不改变，该反应是化学反应，故反应前后，原子的种类和数目都没有发生改变，故选项正确；

D、氧化物是含有两种元素且其中一种是氧元素的化合物，该微观示意图中共有二氧化碳和水两种氧化物，故选项错误。故选C。

例2的模板应用

变式一　反应物有剩余

1.（2022湖南岳阳中考）基于“宏观一微观一符号”建立联系是化学学科重要的思维方法，结合图示分析正确的是（   ）

A. 从物质类别上看：图示物质中有 2 种氧化物

B. 从微观构成上看：图示物质均由分子构成

C. 从元素价态上看：反应前后没有元素化合价改变

D. 从表示方法上看：化学方程式为：

【答案】B

【解析】由图可知，该反应为甲烷和氧气在催化剂的作用下转化为甲醇，该反应的化学方程式为：。

A、图中涉及的物质为甲烷、氧气、甲醇，甲烷是由C、H元素组成的化合物，不属于氧化物，氧气是由氧元素组成的纯净物，属于单质，甲醇由C、H、O三种元素组成，不属于氧化物，不符合题意；

B、图中涉及物质为甲烷、氧气、甲醇，甲烷由甲烷分子构成，氧气由氧分子构成，甲醇由甲醇分子构成，符合题意；

C、由化学方程式可知，该反应中，氧元素由游离态转化为化合态，氧元素的化合价一定发生了改变，不符合题意；

D、由分析可知，该反应的化学方程式为：，不符合题意。

故选B。

变式二　反应需配平

2.（2022广州市中考）载人航天器中利用下图所示的“氧再生系统”处理宇航员排出的H2O和CO2.下列说法不正确的是

A. 排到舱外的物质是甲烷

B. 反应器2中消耗和生成的个数比为1：1

C. 反应器2中生成和的质量比为9：8

D. 该系统在产生O2同时降低了舱内CO2的浓度

【答案】C

【解析】

该系统用于处理二氧化碳和水，故 表示水，每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，故 表示H，表示O， 表示二氧化碳，每个二氧化碳分子由1个碳原子和2个氧原子构成，故表示C。

A、每个由1个碳原子和4个氢原子构成，表示甲烷，不符合题意；

B、由图可知，反应器2中反应为二氧化碳和氢气在一定条件下反应生成甲烷和水，该反应的化学方程式为：，故消耗二氧化碳和生成甲烷的分子个数比为1:1，不符合题意；

C、反应器2中生成水和甲烷的质量比为：（18×2）：16=9:4，符合题意；

D、由图可知，该系统中生成了氧气，同时将二氧化碳和氢气转化为甲烷和水，降低了舱内二氧化碳的浓度，不符合题意。

故选C。

3．（2022年浙江省宁波市中考）中国科学院首创室温制氢方案，其反应原理如图所示。下列说法错误的是（    ）

A．该反应的化学方程式是CO+H2OH2+CO2

B．该反应前后分子数目不变

C．该反应前后氢元素的化合价不变

D．反应物CO和H2O都是氧化物

【答案】C

【解析】根据微观反应示意图的信息书写化学方程式，然后结合化学方程式以及选项内容进行分析解答。

由微观反应示意图可知，该反应的化学方程式为

A、该反应的化学方程式是，不符合题意；

B、由化学方程式可知，该反应前后分子数目不变，不符合题意；

C、在反应物水中，氢元素显+1价，在生成物氢气中，氢元素的化合价为零，因此反应前后氢元素的化合价发生了改变，符合题意；

D、氧化物是由两种元素组成的，且其中一种元素是氧元素的化合物，因此反应物CO和H2O都是氧化物，正确，不符合题意。

故选C。

三、运用质量守恒定律推断化学式或元素组成

根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、原子的数目均不改变，由此确定出未知物质的组成(或化学式)。

例3 （2022四川乐山中考）北京2022年冬奥会火种灯的造型灵感来自“中华第一灯”一西汉长信宫灯，火种灯燃料是一种气体燃料X，点燃X发生反应的化学方程式是：X+5O23CO2+4H2O，则X的化学式为（   ）

A. H2 B. CO C. C3H8 D. CH4

【答案】C

【解析】根据，由质量守恒定律可知，反应前后原子种类、原子数目不变，反应前C、H、O原子个数分别为0、0、10，反应后C、H、O原子个数分别为3、8、10，则X分子中含有3个碳原子和8个氢原子，X的化学式为C3H8，故选C。

例3的模板应用

变式　定量推断物质的元素组成

1.（2022广西贺州中考）将138g酒精（C2H5OH）点燃，酒精燃烧全部变为CO、CO2和H2O，恢复到室温，测得所得气体中氧元素质量分数为64%，则燃烧所耗氧气的质量为（   ）

A. 96g B. 128g C. 136g D. 224g

【答案】D

【解析】138g酒精中碳元素质量为：，氢元素的质量为：，则氧元素质量为：138g-72g-18g=48g。室温下CO、CO2呈气态，水呈液态。根据燃烧后恢复到室温所得气体（即CO、CO2的混合气体）中氧元素质量分数为64%，则该气体中碳元素质量分数为36%，由于酒精中碳元素质量为72g，气体CO、CO2中氧元素质量为：，根据氢元素质量，水中氧元素质量为：。设参加反应的氧气质量为x，根据反应前后氧元素质量不变可得：48g+x=128g+144g，x=224g。故选D。

2.（2022河南中考）天然气的主要成分是甲烷（CH4）。当氧气不足时，甲烷燃烧会生成CO2、CO和H2O，若16g甲烷燃烧生成CO2和CO的质量比为11：7，则参加反应的O2的质量为（   ）

A. 48g B. 56g C. 64g D. 72g

【答案】B

【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，生成水的质量为：，设生成二氧化碳的质量为11a，生成一氧化碳的质量为7a，则，a=2，则生成二氧化碳的质量为22g，生成一氧化碳的质量为14g，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故参加反应的氧气的质量为：36g+22g+14g-16g=56g。

故选B。

3.（2022黑龙江龙东中考）取一定质量的CaCO3固体高温加热一段时间后，冷却，测得剩余固体的质量为8.0g，其中，钙元素质量分数为50.0%。下列判断正确的是（   ）（多选）

A. 原来CaCO3的质量为14.5g B. 生成2.0gCO2气体

C. 剩余8.0g固体为纯净物 D. 剩余8.0g固体中加入稀盐酸有气泡产生

【答案】BD

【解析】A、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，碳酸钙中钙元素的质量与剩余固体中钙元素的质量相同，则原来碳酸钙的质量为：，不符合题意；

B、根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故生成二氧化碳的质量为：10g-8.0g=2.0g，符合题意；

C、解：反应生成氧化钙的质量为：，而剩余固体的质量为8.0g，故剩余固体是由碳酸钙和氧化钙混合而成，属于混合物，不符合题意；

D、剩余固体中含氧化钙和碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，氧化钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水，有气泡产生，符合题意。

故选BD。