专题03 质量守恒定律之模型图与计算（解析版）-决胜2021年中考化学压轴题全揭秘

专题03 质量守恒定律之模型图与计算

【解题技法】

1、先明确图示的含义，如不同圆圈代表不同的原子，在此基础上可判断物质的种类（如混合物、纯净物、单质、化合物、有机物等）；

2、如属于化学反应的微观模拟图，将微粒用化学式表示，再用化学方程式表示所涉及的反应，根据化学方程式进行判断即可。

【典例1】【2020广东广州】某种火箭在发射时，其燃料发生反应的微粒种类变化示意图如下。下列说法正确的是（   ）

A.该反应为置换反应

B.反应前后都存在N2分子

C.每个甲分子中含有6个原子

D.反应生成丙和丁的质量比为28:18

【答案】C

【解析】据图可知，该反应的化学方程式为：。

A.置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应。该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，选项错误；

B.氮气是生成物，反应后存在N2分子，反应前不存在N2分子，选项错误；

C.甲的化学式为N2O4，每个甲分子中含有2个氮原子，4个氧原子，共6个原子，选项正确；

D.生成丙和丁的质量比为（3×2×14）：（4×18）=7：6，选项错误；

故选：C。

【点评】本题通过微观粒子的反应模型图，考查了微观上对化学反应的认识，学会通过微观示意图把宏观物质和微观粒子联系起来、从微观的角度分析物质的变化是正确解答此类题的关键。

【典例2】【2020四川乐山】将20g镁、铁的金属混合物加入到一定质量的稀硫酸中，恰好完全反应后，经测定溶液质量增加了19g，将反应后的溶液蒸干，得到固体的质量为（   ）

A.39g      B.60g      C.68g       D.73g

【答案】C

【解析】根据质量守恒定律，溶液增加的质量为参加反应的金属混合物与反应生成氢气的质量差，则反应生成氢气的质量为，化学变化前后元素质量不变，反应生成氢气的质量等于参加反应的硫酸中氢元素质量，则参加反应的硫酸质量为，参加反应的硫酸中含硫酸根的质量等于反应生成硫酸镁、硫酸亚铁中所含硫酸根的质量和，则将反应后的溶液蒸干，得到固体的质量为，故选C。

【点评】根据质量守恒定律，溶液增加的质量为参加反应的金属混合物与反应生成氢气的质量差，参加反应的硫酸中含硫酸根的质量等于反应生成硫酸镁、硫酸亚铁中所含硫酸根的质量和。

【典例3】【2020湖南益阳】宏观、微观和符号之间建立联系是学习化学的重要思维方法。下图是某汽车尾气处理过程中发生的一个反应，请回答下列问题。

（1）图示中的物质，属于单质的是________（填化学式）；

（2）该反应中，参加反应的X与生成的Y的分子个数最简整数比是____________；

（3）该反应前后，化合价发生了变化的元素是__________（填元素符号），该元素在图示相关物质中的最低化合价是_______。

【答案】(1).N2；(2).2:3；(3).N； -3

【解析】根据微观图示，该反应为氨气和一氧化氮在催化剂作用下反应生成水和氮气，化学方程式为：4NH3+6NO6H2O+5N2；

（1）反应后有氮气生成，该分子由同种原子构成，为单质分子，化学式为N2；

（2）根据反应方程式：4NH3+6NO6 H2O +5N2，该反应中，参加反应的X（NH3）与生成的Y（H2O）的分子个数比是4:6=2:3；

（3）单质中元素的化合价为0，在化合物中各元素正负化合价代数和为零。由方程式可知，该反应中所有物质中包括氮、氢、氧三种元素。氨气和水中的氢元素化合价均为+1价，化合价未改变。一氧化氮和水中氧元素的化合价均为-2价，未发生改变。

氮元素： NH3中氢显+1价，根据化合物中各元素化合价代数和为零，设氨气（NH3）中氮元素的化合价为，则+（+1）×3=0，解得=-3；一氧化氮（NO）中氧元素显-2价，根据化合物中各元素化合价代数和为零，设一氧化氮（NO）中氮元素的化合价为，则+（-2）=0，解得=+2；氮气（N2）单质中氮元素的化合价为0价，故氮元素化合价发生改变。该元素在图示相关物质中的最低化合价是-3价。

【点评】本题考查了化学反应的微观模型表示，完成此题，关键是根据反应的实质结合模型的结构充分理解图中的信息，只有这样才能对问题做出正确的判断。

1、【2020湖南湘潭】某反应的微观示意图如下图所示，其中“”代表氢原子，“”代表氧原子，“”代表碳原子，下列说法错误的是（    ）

A.该反应属于化合反应                    B.反应前后原子数目不变

C.反应中甲、乙的分子个数之比为1:1       D.甲和丙都属于氧化物

【答案】D

【解析】根据示意图该反应的化学方程式为：，进行分析作答。

 A、根据分析，该反应是由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，不符合题意；

B、根据质量守恒定律，在化学变化前后原子的数目不变，不符合题意；

C、根据反应的化学方程式知道，反应中甲、乙的分子个数之比为1:1，不符合题意；

D、氧化物必须是由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物；甲是二氧化碳，是氧化物；丙的化学式是，由三种元素组成，不属于氧化物，符合题意。故选D。

2、【2020广东深圳】我国化学家研究出一种新型催化剂，在太阳光照射下实现了水的高效分解。该反应过程的微观示意图如图：

下列说法错误的是（　　）

A．表示的物质属于氧化物

B．反应Ⅰ的化学方程式为

C．反应Ⅱ中，反应前后原子的种类和数目均不变

D．该成果对氢能源的推广应用有重要的实践意义

【答案】B

【解析】A.由分子结构模型可知，表示的物质是水，水是由两种元素组成的，且其中一种元素是氧元素，属于氧化物，选项说法正确；

B .由微观反应示意图可知，反应I的化学方程式为，选项说法错误；

C.由质量守恒定律可知，反应II中，反应前后原子的种类和数目均不变，选项说法正确；

D .该反应在催化剂的作用下可由水制备出氢气，对氢能源的推广应用有重要的实践意义，选项说法正确。

故选：B。

3、【2020北京】甲酸（ HCOOH ）具有清洁制氢的巨大潜力，其分解前后分子种类变化的微观示意图如下：

下列说法正确的是（ ）

A.甲酸分子中氢原、氧子个数比为 1:2

B.乙中碳、氧元素质量比为 1:2

C.46g 甲酸中氢元素质量为2g

D.生成甲与乙的分子个数比为 2:1

【答案】C

【解析】有微观示意图可写出反应方程式：  HCOOH               H2    +CO2 

A.一个甲酸（ HCOOH ）分子中，氢、氧原子个数比为 1:1，A 选项错误。

B.乙为二氧化碳（ CO2 ），碳、氧元素质量比为 12：（16 2）=12:32=3:8，B 选项错误。

C.46g 甲酸中氢元素的质量为， 46g ×[（1× 2）/(1×2+12×1+16×2)]×100%= 2g ,C 选项正确

D.根据方程式可知生成的甲和乙的分子个数比为 1:1，D 选项错误，故选 C。

4、【2020湖北孝感】工业制取高纯硅的部分反应原理的微观示意图如下。下列说法不正确的是（    ）

A.该反应属于置换反应

B.参加反应的乙和生成的丙的质量比是1:7

C.甲分子是由五种原子构成

D.该反应的化学方程式为：

【答案】C

【解析】根据工业制取高纯硅的部分反应原理的微观示意图，分析反应物、生成物写出反应的化学方程式：，据此分析作答。

A、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，该反应属于置换反应，不符合题意；

B、由方程式可知，反应中乙与丙的质量比为（2×1×2）：28=1：7，不符合题意；

C、由物质的构成可知，甲物质的一个分子是由5个原子构成，符合题意；

D、该反应的化学方程式为：，不符合题意。故选C。

5、【2020江苏盐城】科学家发现：利用催化剂可有效消除严重危害人体健康的甲醛（CH2O），反应原理的微观示意图如下图所示，据图分析不能得到的结论是（     ）

A.反应生成两种氧化物             B.分子在化学变化中可再分

C.反应前后分子数目发生改变       D.参加反应的甲与乙的质量比为15:16

【答案】C

【解析】根据反应的微观示意图可得，甲和乙在催化剂的作用下生成丙和丁，反应的化学方程式是：；

A、通过该反应生成是二氧化碳、水都是氧化物，据图分析能得到的结论，不符合题意；

B、分子在化学变化中分成原子，原子再重新构成新的分子，据图分析能得到的结论，不符合题意；

C、在这个反应中，反应前有2个分子，反应后有2个分子，反应前后分子数目没有发生变化，据图分析不能得到的结论，符合题意；

D、参加反应的甲与乙的质量比=（12+1×2+16）：（16×2）=15:16，据图分析能得到的结论，不符合题意。故选：C。

6、【2020山东泰安】将一定量的氢氧化钠溶液与稀盐酸混合，二者恰好完全反应的微观示意图如下。下列说法不正确的是（    ）

A.反应前后阴、阳离子的总数目不变

B.反应前后溶液的总质量不变

C.反应后溶液呈中性

D.反应前后元素种类不变

【答案】A

【解析】A. 由反应的微观示意图可知，反应前有4个阳离子、4个阴离子，而反应后有2个阳离子、2个阴离子，反应后阴、阳离子的的总数减少，此选项错误；

B. 此反应过程中无气体和沉淀生成，根据质量守恒定律，反应前后溶液的总重量质量不变，此选项正确；

C. 根据反应的微观示意图可知，反应前后溶液中含有氯化钠和水两种物质，氯化钠溶液呈中性，所以反应后的溶液呈中性，此选项正确；

D. 化学反应前后元素种类不变，此选项正确。故选A。

7、【2020四川宜宾】下图是某化学反应的微观示意图。下列说法错误的是（    ）

A.使用催化剂可加快该反应的速率

B.的化学式为C2H4O2

C.反应前后原子和分子的数目均未改变

D.和的水溶液均呈酸性

【答案】C

【解析】A、反应中催化剂将反应物吸附在自身的表面，加快了反应的速率，故正确，不符合题意；

B、由分子的结构图可知，的化学式为C2H4O2，故正确，不符合题意；

C、该反应中原子的数目、种类不变，而分子的种类改变，数目由2个变为1个，故错误，符合题意；

D、是乙酸，是二氧化碳，它们的水溶液都显酸性，故正确，不符合题意；故选C。

8、【2020宁夏】建立宏观和微观之间的联系是化学学科独特的思维方式。如图是几种化学反应的微观过程示意图，下列说法不正确的是（    ）

A.分子、原子、离子都是构成物质的微粒

B.构成物质的微粒的质量和体积都很小，总在不停地运动

C.氢气、氧气、石墨、金刚石都是单质，水、氢氧化钠、氯化氢、氯化钠都是化合物

D.化学变化前后，构成物质的微粒种类不变，只是微粒重新结合，因而，物质的种类和质量都不发生改变

【答案】D

【解析】A、水由水分子构成，氯化钠由钠离子和氯离子构成，石墨是由碳原子构成，所以分子、原子、离子都是构成物质的微粒，选项正确；

B、构成物质的微粒的质量和体积都很小，总在不停地运动，选项正确；

C、 氢气、氧气、石墨、金刚石都是由一种元素组成的纯净物，是单质；水、氢氧化钠、氯化氢、氯化钠都是由不同元素组成的纯净物，是化合物，选项正确；

D、化学变化前后，原子的种类不变，只是原子重新结合，但是分子的种类一定改变，因而，物质的种类改变，物质的总质量不发生改变，选项错误。

故选D。

9、【2020湖南郴州】一定质量的某化合物完全燃烧，需要3.2g氧气，生成4.4g二氧化碳和1.8g水。下列判断错误的是（    ）

A.该化合物的质量为3.0g

B.该化合物一定含有碳、氢、氧三种元素

C.该化合物中碳、氢、氧的原子个数比为2：4：1

D.该化合物中碳元素的质量分数是40%

【答案】C

【解析】A、根据质量守恒定律“反应物的总质量等于生成物的总质量”，设该化合物质量为x，则x+3.2g=4.4g+1.8g，得出x=3.0g，故A选项正确，不合题意；

B、根据质量守恒定律“反应前后各元素的质量不变”，则生成物中氧元素质量=，反应前氧气所含氧元素的质量为3.2g，因此该化合物中一定含有碳、氢、氧三种元素，B选项正确，不合题意；

C、该化合物中，碳元素的质量为：，氢元素的质量为：，氧元素的质量为：，则该化合物中碳、氢、氧的原子个数比为：，故C选项错误，符合题意；

D、根据该化合物共3.0g，C元素质量为1.2g，则该化合物中碳元素的质量分数=，D选项正确，不合题意；

故选C。

10、【2019广西柳州一模】某有机物32g在氧气中充分燃烧后，将生成的气体依次通入装有浓H2SO4和澄清石灰水的装置中（假设生成物全部被吸收），装有浓H2SO4装置质量增加了36g，装有澄清石灰水的装置质量增加了44g，则该有机物的化学式可能是下列中的（　　）

A．C2H2    B．CH4     C．CH3OH      D．C2H5OH

【答案】C

【解析】浓硫酸能够吸收水蒸气，水蒸气的质量为：36g，

氢氧化钙溶液能够吸收二氧化碳，二氧化碳的质量为：44g，

反应的氧气质量为：36g+44g﹣32g=48g，

44g二氧化碳中碳元素的质量为：44g××100%=12g，氧元素的质量为：44g﹣12g=32g；

36g水中氢元素的质量为：36g××100%=4g，氧元素的质量为：36g﹣4g=32g；

该物质中氧元素的质量为：32g+32g﹣48g=16g；

由计算可知，该物质中含有碳元素、氢元素和氧元素，原子个数比为： =1：4：1，化学式是CH3OH。

故选C。

11、【2020天津】现将20g A和足量B在一定条件下充分反应，生成l6g C和l1g D，则参加反应的A和B的质量比是（　　）

A．20：11 B．20：7 C．5：4 D．16：11

【答案】B

【解析】将20gA和足量B在一定条件下充分反应，生成16gC和11gD，由质量守恒定律，参加反应的A和B的质量之和等于生成C和D的质量之和，则参加反应的A的质量为16g+11g-20g=7g。则参加反应的A和B的质量比是20g：7g=20：7。
故选：B。

12、【2020四川凉山】某物质1.6克在空气中充分燃烧共生成4.4克二氧化碳和3.6克水。则下列说法正确的是（      ）

①该物质中一定含有氧元素；   ②该物质中一定不含氧元素；   ③该物质中一定含有碳、氢元素；   ④该物质的一个分子中碳、氢原子的个数比为1:4；   ⑤该物质中氢元素的质量分数最大

A. ①②③④⑤      B. ②③④       C. ③④⑤         D. ②③④⑤

【答案】B

【解析】某物质1.6克在空气中充分燃烧共生成4.4克二氧化碳和3.6克水，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，故该物质中一定含C、H元素，4.4g二氧化碳中碳元素的质量为：；3.6g水中氢元素的质量为：，1.2g+0.4g=1.6g，故该物质中一定不含氧元素；故①错误；②③正确；

④设该物质的化学式为：CxHy，12x：y=1.2g：0.4g，x：y=1：4，该物质的一个分子中碳、氢原子的个数比为1:4，正确；

⑤该物质中碳、氢元素的质量比为：12:4=3:1，故碳元素的质量分数最大，错误。

故正确的是：②③④。

故选B。

13、【2020湖北黄冈】将69g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.136g       B 64g       C.112g       D.48g

【答案】C

【解析】燃烧后恢复室温，气体只含二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳和一氧化碳中的碳元素全部来自乙醇，气体中氧元素占64%，则碳元素占36%，乙醇中碳元素的质量为，所以反应的气体的质量为，水中的氢元素全部来自乙醇，乙醇中氢元素的质量为，所以生成的水的质量为 ，根据质量守恒定律，消耗的氧气质量为，故选C。

14、【2020湖北宜昌】下图是氢气在氯气中燃烧的微观示意图。据图作答：

（1）一个氯分子是由_______________构成的；在该化学反应前后，没有发生变化的微粒是____________（填微粒的名称）。

（2）该反应的化学方程式是__________________________。

【答案】 (1).2个氯原子；氢原子和氯原子；(3).

【解析】（1）一个氯分子是由2个氯原子构成的；由图示可知，在该化学反应前后，没有发生变化的微粒是氢原子和氯原子。

（2）该反应是氢气和氯气反应生成氯化氢，化学方程式为。

15、【2020山东东营】某反应的微观示意图如下，该反应的化学方程式是__________，其中由原子直接构成的物质是___________。请结合图示，从微观的角度谈一下对化学反应的认识__________。

【答案】(1).；(2).Si；(3).反应前后原子的种类、数目、质量均不变

【解析】由微观示意图可知此反应是四氯化硅与氢气在高温下反应生成氯化氢和硅，所以反应的化学方程式为：。

由分析可知：此反应是四氯化硅与氢气在高温下反应生成氯化氢和硅，反应的化学方程式为：，由微观示意图可知：其中直接由原子构成的是硅。任何化学反应都遵守质量守恒定律，从微观的角度来看是因为在化学反应前后原子的种类、数目、质量均不变。

16、【2019山东泰安】纯净物A是打火机的常用燃料，其相对分子质量为58．在一定条件下，将一定质量的A与10.4g B按如图所示充分反应，当B消耗完时，可生成8.8g C和4.5g D物质。A物质的化学式为______。
 

【答案】C4H10

【解析】根据质量守恒定律，参加反应的A物质的质量是=8.8g+4.5g-10.4g=2.9g；由图知，C是二氧化碳，8.8g二氧化碳中碳元素的质量为：8.8g××100%=2.4g；D是水，4.5g水中氢元素的质量为：4.5g××100%=0.5g；2.4g+0.5g=2.9g，因此A中不含有氧元素。
A中碳、氢元素的原子分数比是：:=2:5，由于相对分子质量是58，则A的化学式为：C4H10。
故答案为：C4H10。

17、【2020贵州安顺】在宏观、微观和符号之间建立联系是化学学科的特点。

近年来，我国科研人员在“甲烷二氧化碳重整和Ni基催化剂”的研究方面取得突破。如图是甲烷与二氧化碳反应的微观示意图。

①在框内补充C的微观模型图______。

②该反应利用两种温室气体，兼具环保和经济价值；反应难点之一是破坏甲烷分子、二氧化碳分子的稳定结构，分为_______ (填微粒名称)并重新组合。

③写出该反应的化学方程式____________。

【答案】；氢原子、碳原子、氧原子；

【解析】①根据反应的示意图可知，A是1个甲烷分子，B是1个二氧化碳分子，D是2个一氧化碳分子。则根据质量守恒定律，反应前后原子的个数不变可知，则反应前有2个碳原子、4个氢原子、2个氧原子，反应后有2个碳原子、2个氧原子，则C物质为两个氢分子。故答案为：；

②化学变化的微观实质是分子破裂、原子重组。该过程是甲烷分子、二氧化碳分子破裂，破裂成碳原子、氢原子、氧原子，氢原子重新组合形成氢分子，碳原子和氧原子结合生成一氧化碳分子。故答案为：氢原子、碳原子、氧原子；

③根据②的分析可知，该反应是甲烷和二氧化碳在催化剂的催化作用下反应生成氢气和一氧化碳。故答案为：。