二、填空与简答题(共31分)
16 (12分)叩问天穹,化学助力。
(1)万户飞天:明代万户飞天时用黑火药(含有硫、木炭和硝酸钾)作火箭燃料。黑火药属于
混合物
(填“混合物”或“纯净物”)。
(2)卫星发射:1970年我国首颗人造卫星“东方红一号”成功入轨。制造人造卫星常用到钛合金,工业制取钛(Ti)的反应原理为 $\ce{4Na + TiCl_{4}\xlongequal{高温}Ti + xNaCl}$,$x$ 的值为
4
。
(3)探月探火:近日“祝融号”火星车发现火星低纬度地区存在液态水,为星际移民的能源供给提供了可能。利用太阳能电池电解水制氢气的化学方程式为
$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
,该反应属于
分解
(填基本反应类型)反应。
(4)航天净水:“天宫”中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。
① 在“天宫”的水净化系统中活性炭可以除去色素和异味,是因为活性炭具有
吸附
性。
②“天宫”的萨巴蒂尔反应器中氢气与二氧化碳在一定条件下反应生成甲烷$(\ce{CH_{4}})$和水,反应的化学方程式为
$\ce{4H_{2} + CO_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
。
答案：(1) 混合物
(2) 4
(3) $\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$ 分解
(4) ① 吸附 ② $\ce{4H_{2} + CO_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
解析：
【分析】
本题围绕航天相关化学知识展开，需结合化学基础概念与规律逐一分析：(1)根据混合物的定义判断黑火药的类别；(2)利用质量守恒定律中原子数目不变的规律求x的值；(3)回忆电解水的反应原理与基本反应类型；(4)结合活性炭的性质和化学方程式配平方法解答。
【解析】
(1) 混合物是由两种或两种以上物质组成的，黑火药含有硫、木炭、硝酸钾三种物质，因此属于混合物；
(2) 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Na原子总数为4，反应后只有NaCl中含有Na原子，每个NaCl含1个Na原子，故x=4；
(3) 水在通电条件下分解生成氢气和氧气，化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；该反应由一种物质生成两种物质，符合分解反应的特征，属于分解反应；
(4) ①活性炭具有疏松多孔的结构，因此具有吸附性，能除去水中的色素和异味；②反应物为$\ce{H_{2}}$和$\ce{CO_{2}}$，生成物为$\ce{CH_{4}}$和$\ce{H_{2}O}$，结合质量守恒定律配平后，化学方程式为$\ce{4H_{2} + CO_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$。
【答案】
(1) 混合物
(2) 4
(3) $\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电}2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$；分解
(4) ① 吸附；② $\ce{4H_{2} + CO_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
【知识点】
混合物与纯净物、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题以航天热点为背景，考查初中化学核心基础知识点，涵盖物质分类、化学用语、物质性质等内容，注重基础应用，难度适中，符合初中化学的考查要求。
【难度系数】
0.8
17 (5分)质量守恒定律的发现,使得化学科学由定性研究走向定量研究,促进了化学科学的发展。
(1)一定质量的镁条在空气中完全燃烧后,生成的固体质量
＞
(填“＞”“＜”或“=”)镁条的质量,这与质量守恒定律
不矛盾
(填“矛盾”或“不矛盾”)。
(2)现有化学反应 $\mathrm{A} + 3\mathrm{B} = \mathrm{C} + 2\mathrm{D}$,已知参加该反应的A为$a\ \mathrm{g}$,B为$b\ \mathrm{g}$,恰好完全反应后生成的D为$d\ \mathrm{g}$,则生成的C的质量为
$(a+b-d)\ \mathrm{g}$
(用含$a$、$b$、$d$的代数式表示)。
(3)某纯净物 X 在氧气中完全燃烧的化学方程式为 $2\mathrm{X} + 5\mathrm{O_2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}4\mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2}\mathrm{O}$,则 X 的化学式为
$\ce{C_{2}H_{2}}$
。
(4) 4.6 g某化合物在空气中完全燃烧,得到8.8 g二氧化碳和5.4 g水,则该化合物的组成元素是
碳、氢、氧
(填元素名称)。
答案：(1) ＞ 不矛盾
(2) $(a+b-d)\ \mathrm{g}$
(3) $\ce{C_{2}H_{2}}$
(4) 碳、氢、氧
解析：
【分析】
本题围绕质量守恒定律展开，分四个小问逐一分析：
1. 第(1)问：镁条燃烧是镁与氧气反应生成氧化镁，根据质量守恒，生成物氧化镁的质量等于参加反应的镁和氧气的质量之和，因此生成固体质量大于镁条质量，该过程符合质量守恒，并非矛盾，只是易忽略参加反应的氧气质量。
2. 第(2)问：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各物质质量总和，通过变形即可求出未知生成物的质量。
3. 第(3)问：利用化学反应前后原子的种类、数目不变，先计算生成物中各原子总数，再减去反应物中已知的原子数，得到X分子的原子构成，进而推出化学式。
4. 第(4)问：先计算生成物二氧化碳中碳元素、水中氢元素的质量，将两者之和与化合物质量对比，判断是否含氧元素，确定化合物的组成元素。
【解析】
(1) 镁条在空气中燃烧的反应为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$，根据质量守恒定律，生成物$\ce{MgO}$的质量 = 参加反应的$\ce{Mg}$质量 + 参加反应的$\ce{O_{2}}$质量，因此生成固体质量大于镁条质量；该过程遵循质量守恒定律，与质量守恒定律不矛盾。
故答案为：＞；不矛盾。
(2) 根据质量守恒定律，参加反应的A、B总质量等于生成的C、D总质量，即$a\ \mathrm{g} + b\ \mathrm{g} = m(\mathrm{C}) + d\ \mathrm{g}$，解得生成C的质量为$(a+b-d)\ \mathrm{g}$。
故答案为：$(a+b-d)\ \mathrm{g}$。
(3) 化学反应前后原子种类、数目不变，反应后生成物中：$\ce{C}$原子共$4$个，$\ce{H}$原子共$2×2=4$个，$\ce{O}$原子共$4×2 + 2×1=10$个；反应物中已有$5\ce{O_{2}}$（含$10$个$\ce{O}$原子），因此$2\ce{X}$中含$4$个$\ce{C}$原子和$4$个$\ce{H}$原子，即$\ce{X}$含$2$个$\ce{C}$原子和$2$个$\ce{H}$原子，化学式为$\ce{C_{2}H_{2}}$。
故答案为：$\ce{C_{2}H_{2}}$。
(4) 计算生成物中元素质量：
$\ce{CO_{2}}$中$\ce{C}$元素质量：$8.8\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}=2.4\ \mathrm{g}$；
$\ce{H_{2}O}$中$\ce{H}$元素质量：$5.4\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\ \mathrm{g}$；
碳、氢元素总质量为$2.4\ \mathrm{g} + 0.6\ \mathrm{g}=3.0\ \mathrm{g}$，小于化合物质量$4.6\ \mathrm{g}$，说明化合物还含有氧元素，因此该化合物由碳、氢、氧三种元素组成。
故答案为：碳、氢、氧。
【答案】
(1) ＞ 不矛盾
(2) $(a+b-d)\ \mathrm{g}$
(3) $\ce{C_{2}H_{2}}$
(4) 碳、氢、氧
【知识点】
质量守恒定律、化学式的推断、元素组成的计算
【点评】
本题全面考查质量守恒定律的核心应用，涵盖反应前后质量关系、化学式推导、物质元素组成判断等基础考点，是化学定量研究的典型基础题型，需熟练掌握原子守恒、元素质量计算等方法。
【难度系数】
0.7
18（8分）氢气是重要的化工原料，如图是通过热化学循环用硫化氢($\ce{H_{2}S}$)气体制备氢气的模拟工艺流程。
(1)“吸收室”中生成的 S 可进一步燃烧为“反应室”提供$\ce{SO_{2}}$,写出该反应的化学方程式：
$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
。
(2) HI 进入“产品室”中发生的反应属于
分解反应
（填基本反应类型）。
(3) 写出一种上述流程中可以循环利用的物质：
$\ce{H_{2}SO_{4}}$(或$\ce{I_{2}}$)
（填化学式）。
(4) 用硫化氢气体制备氢气时生成两种单质,写出反应的化学方程式：
$\ce{H_{2}S = H_{2} + S}$
（省略反应条件）。
答案：(1) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
(2) 分解反应
(3) $\ce{H_{2}SO_{4}}$(或$\ce{I_{2}}$)
(4) $\ce{H_{2}S = H_{2} + S}$
解析：
【分析】
本题为工艺流程类化学题，需结合流程中各物质的转化关系逐一分析问题：
(1) 问需明确S燃烧的反应物、产物及反应条件，书写对应化学方程式；
(2) 问需根据产品室的产物判断HI的反应类型，结合分解反应“一变多”的特征分析；
(3) 问需找出流程中既作为产物又作为反应物的物质，即循环利用的物质；
(4) 问需根据反应物H₂S和生成的两种单质，书写反应方程式。
【解析】
(1) S在氧气中点燃生成二氧化硫，反应的化学方程式为：$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；
(2) HI进入产品室后，分解生成H₂和I₂，反应符合“一变多”的特征，属于分解反应；
(3) 观察流程，$\ce{H_{2}SO_{4}}$从反应室生成后回到吸收室作为反应物，$\ce{I_{2}}$从产品室生成后回到反应室作为反应物，二者均可循环利用；
(4) H₂S制备H₂时生成两种单质，即H₂和S，反应的化学方程式为：$\ce{H_{2}S = H_{2} + S}$。
【答案】
(1) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；(2) 分解反应；(3) $\ce{H_{2}SO_{4}}$(或$\ce{I_{2}}$)；(4) $\ce{H_{2}S = H_{2} + S}$
【知识点】
化学方程式书写、基本反应类型、物质的循环利用
【点评】
本题以热化学循环制备氢气的工艺流程为载体，考查基础化学知识，需准确分析流程中各物质的转化关系即可解答，难度较低。
【难度系数】
0.6
