15. 新素养 科学思维（2025·湖北武汉）将$ m_1 $ g可燃物与过量氧气在密闭容器中用电火花引燃，除生成二氧化碳外，还可能生成水。充分反应后，容器内氧气减少了$ m_2 $ g。实验过程中生成二氧化碳的质量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是（
C
）
A.图中$ t_1 $时刻，容器内氧气的质量为$ \frac{m_2 x_1}{m_3} $ g
B.图中$ t_2 $时刻，容器内碳元素的质量为$ \frac{3x_2}{11} $ g
C.若$ 11m_2 ＜ 8m_3 $，则该可燃物一定含有碳、氧元素
D.若$ m_1 + m_2 ＞ m_3 $，则该可燃物一定含有碳、氢、氧元素
答案：15. C 解析:将$m_1\ \mathrm{g}$可燃物与过量氧气在密闭容器中用电火花引燃,除生成二氧化碳外,还可能生成水。充分反应后,容器内氧气减少了$m_2\ \mathrm{g}$,说明充分反应后,消耗氧气的质量为$m_2\ \mathrm{g}$,设$t_1$时刻,消耗氧气的质量为$x$,则$\frac{m_2\ \mathrm{g}}{m_3\ \mathrm{g}}=\frac{x}{x_1\ \mathrm{g}},x=\frac{m_2x_1}{m_3}\ \mathrm{g}$,则$t_1$时刻,消耗氧气的质量为$\frac{m_2x_1}{m_3}\ \mathrm{g}$,故A错误;根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,则$t_2$时刻容器内碳元素的质量与充分反应后生成二氧化碳中碳元素的质量相等,则碳元素的质量为$m_3\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}×100\%=\frac{3m_3}{11}\ \mathrm{g}$,故B错误;根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,该可燃物在氧气中燃烧生成了二氧化碳,二氧化碳由C、O元素组成,则该可燃物中一定含碳元素,生成二氧化碳中氧元素的质量为$m_3\ \mathrm{g}×\frac{32}{44}×100\%=\frac{8m_3}{11}\ \mathrm{g}$,如果$\frac{8m_3}{11}\ \mathrm{g}＞m_2\ \mathrm{g}$,即$11m_2＜8m_3$,则该可燃物中一定含氧元素,故C正确;根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,如果$m_1+m_2＞m_3$,则还生成了水,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,生成物中含C、H、O,反应物氧气由氧元素组成,则该可燃物中一定含碳、氢元素,可能含氧元素,故D错误。
16. (10分)中国古代典籍中记录了很多化学知识，展示了中国古代人民的智慧。请用化学方程式解释作答。
(1) 明代宋应星在《天工开物》中记载：“凡石灰经火焚炼为用。成质之后，入水永劫不坏……急用者以水沃之，亦自解散。”“以水沃之，亦自解散”是指石灰石煅烧后的产物氧化钙与水反应生成氢氧化钙，写出该反应的化学方程式：
$\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$
。
(2) 汉代《古火井碑序》记载：“诸葛丞相躬莅视察，改进技法，刳斑竹以导气（主要成分$\ce{CH_{4}}$，在氧气中燃烧生成二氧化碳和水），引井火以煮盐。”请用化学方程式表示$\ce{CH_{4}}$燃烧的原理：
$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
。
(3) 晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中有“以曾青（$\ce{CuSO_{4}}$）涂铁，铁赤色如铜”的记载，该反应的化学方程式为
$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$
。
(4) 西晋张华《博物志》中有“烧白石作白灰，既讫……”的记载，“白石”即石灰石，“白灰”主要是氧化钙，在此过程中同时生成$\ce{CO_{2}}$。写出“烧白石作白灰，既讫……”的化学方程式：
$\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$
。
(5) 《天工开物》中介绍了烧制青砖的方法，其中记载有“灌水其上”“水火既济”。相关反应为水蒸气与灼热的碳反应生成一氧化碳和一种单质气体，该反应的化学方程式为
$\ce{C + H_{2}O\xlongequal{高温}CO + H_{2}}$
。
答案：16. (1) $\ce{CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}}$ (2) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$ (3) $\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$ (4) $\ce{CaCO_{3}\xlongequal{高温}CaO + CO_{2}\uparrow}$ (5) $\ce{C + H_{2}O\xlongequal{高温}CO + H_{2}}$
17. (10分)请回答下列问题。
(1) 在一个密闭容器中放入M、N、Q、P四种物质,在一定条件下发生化学反应,一段时间后,测得有关数据如表。
① x的值为
12
,参加反应的N、P的质量比为
13:10
(填最简整数比)。
② 在此反应中,N的物质类别一定是
化合物
。
(2) 密闭容器中发生的某化学反应,各物质的分子数目随时间变化情况如图1所示,物质Y和Z的质量随时间变化情况如图2所示。
① 该反应的化学方程式为
$3X + Y = 2Z$
。
② 若Z的相对分子质量为17,则Y的相对分子质量为
28
。
答案：17. (1) ① 12 13:10 ② 化合物 (2) ① $3X + Y = 2Z$ ② 28
