巧用原子守恒法解化學(xué)計(jì)算題

1、巧用“原子守恒法”解化學(xué)計(jì)算題1原子守恒法的依據(jù)“原子守恒法”的依據(jù)是基于化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變的守恒現(xiàn)象。“原子守恒”即反應(yīng)前后各元素種類不變，各元素原子個(gè)數(shù)不變，其物質(zhì)的量、質(zhì)量也不變。利用這種守恒關(guān)系解題的方法叫“原子守恒法”。2典型例題及解題策略例1：將標(biāo)準(zhǔn)狀況下a L H2和Cl2的混合氣體，經(jīng)光照反應(yīng)后，將所有氣體通入NaOH溶液，恰好使b mol NaOH完全轉(zhuǎn)化成鹽，則a與b的關(guān)系不可能是Aba/22.4 Bba/22.4 Cba/22.4 Dba/11.2光解法一：常規(guī)方法。首先書寫化學(xué)方程式，在列式計(jì)算。反應(yīng)式如下： H2+Cl2=2HCl 反應(yīng)NaOH+HCl=

2、NaCl+H2O 反應(yīng)討論1：若Cl2過量，還有：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 反應(yīng)計(jì)算時(shí)先以不足暑H2計(jì)算。光設(shè)原混合氣體中H2 為x mol，Cl2為y molH2 + Cl2 = 2HCl 1 1 2 x mol x mol 2x molNaOH + HCl = NaCl + H2O 1 12x mol 2x molCl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 1 2 (yx)mol 2(yx)mol依題意得列二元一次方程組： x+ya/22.4 2x+2(yx)=b 解上述二元一次方程組得：y=b/2。將y=b/2代入式，解得x=a/22.4 b

3、/2由于x0，則a/22.4 b/20，解得ba/11.2討論2：若H2過量，以不足者Cl2計(jì)算。只有反應(yīng)和反應(yīng)。設(shè)原混合氣體中H2 為x mol，Cl2為y mol光由方程式列式H2 + Cl2 = 2HCl 1 2 y mol 2y molNaOH + HCl = NaCl + H2O 1 12y mol 2y mol由已知列二元一次方程組： 2y=b x+y= a/22.4解上述方程組，得：x=a/22.4 b/2由于x0，則a/22.4 b/20，解得ba/11.2綜上分析，即b不可能等于a/11.2。本題答案為D。例2：在氧氣中灼燒0.44 g由硫、鐵組成的化合物，使其中的硫經(jīng)過一系

4、列變化最終全部轉(zhuǎn)化為硫酸，用20 mL 0.5 mol/L的燒堿溶液恰好能完全中和這些硫酸。則原化合物中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為A36.4% B46.2% C53.1% D22.8%解法一：常規(guī)方法先書寫方程式，再列式計(jì)算。而本題Fe、S化合物的化學(xué)式不定，因此第一步Fe、S化合物燃燒方程式還需寫不定的化學(xué)方程式，這給計(jì)算帶來了更大的困難，即使不考慮鐵，只從S元素考慮，也有如下四個(gè)反應(yīng)：點(diǎn)燃S+O2=SO2 反應(yīng)2SO2+O2 2SO3 反應(yīng)SO3+H2O=H2SO4 反應(yīng)H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 反應(yīng)根據(jù)已知NaOH的量，逆推H2SO4，再由H2SO4推SO3，再由SO3推SO

5、2，再由SO2推S元素。這里面所蘊(yùn)含的關(guān)系式如下： 2NaOHH2SO4SO3SO2S 2 mol 32 g20×103 L×0.5 mol/L m(S)=0.01 mol 列比例式： 解得m(S)=0.16 g則原化合物中S元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=所以，答案為A。解法二：原子守恒法依題意分析，S元素經(jīng)過一系列變化，最后變成了H2SO4，H2SO4再與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，根據(jù)S、Na的原子守恒關(guān)系：SH2SO4NaSO42NaOH 得出： S 2NaOH 32 g 2 mol m(S) 20×103 L×0.5 mol/L=0.01 mol列比例式求得：m(S

6、)=0.16 g則原化合物中S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=所以答案為A。例3：38.4 mg銅跟適量的濃HNO3反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到氣體22.4 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。反應(yīng)消耗的HNO3物質(zhì)的量可能為A1.6×103 mol B2.0×103 mol C2.2×103 mol D2.4×103 mol解法一：常規(guī)方法：書寫化學(xué)方程式，然后列式計(jì)算。設(shè)生成NO2、NO分別為x mol、y mol。已知Cu的相對原子質(zhì)量為64Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2+2H2O 1 4 20.5x mol 2x mol x mol3Cu + 8HNO

7、3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+4H2O 3 8 21.5y mol 4y mol y mol由已知條件列二元一次方程組：0.5x + 1.5y =x+y=解得，x=0.9×103 mol y=0.1×103 mol反應(yīng)中消耗的HNO3：2x+4y=2×0.9×103 mol+4×0.1×103 mol=2.2×103 mol所以，答案為C。解法二：原子守恒法經(jīng)分析Cu與HNO3反應(yīng)生成了Cu(NO3)2和NOx，在反應(yīng)中HNO3所起的作用有2種，一種是酸，另一種是氧化劑，由N原子守恒列出：CuCu(NO3)22HNO3（酸） NOx HNO3（氧化劑） 1 1 2 1 1 mol 1.2×103 mol mol 1×103 mol反應(yīng)中共消耗HNO3：1.2×103 mol+1×103 mol=2.2×103 mol。所以答案為C。3 結(jié)束語化學(xué)反應(yīng)前后原子是守恒的?！霸邮睾惴ā笔腔瘜W(xué)計(jì)算中必須高度重視的一種基本方法，也是一種重要的解題技巧。當(dāng)遇到兩種以上物質(zhì)組成的混合物和