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巧用“原子守恒法”解化学计算题
1原子守恒法的依据
“原子守恒法”的依据是基于化学反应前后原子的种类和数目不变的守恒现象。“原子守恒”即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。利用这种守恒关系解题的方法叫“原子守恒法”。
2典型例题及解题策略
例1：将标准状况下a L H2和Cl2的混合气体，经光照反应后，将所有气体通入NaOH溶液，恰好使b mol NaOH完全转化成盐，则a与b的关系不可能是
A．b＝a/22.4 B．b＜a/22.4
C．b＞a/22.4 D．b≥a/11.2
光
解法一：常规方法。首先书写化学方程式，在列式计算。反应式如下：
H2+Cl2===2HCl 反应①
NaOH+HCl==NaCl+H2O 反应②
讨论1：若Cl2过量，还有：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O 反应③
计算时先以不足暑H2计算。
光
设原混合气体中H2 为x mol，Cl2为y mol
H2 + Cl2 ==== 2HCl
1 1 2
x mol x mol 2x mol
NaOH + HCl == NaCl + H2O
1 1
2x mol 2x mol
Cl2 + 2NaOH == NaCl + NaClO + H2O
1 2
(y－x)mol 2(y－x)mol
依题意得列二元一次方程组： x+y＝a/22.4 ①
2x+2(y－x)=b ②
解上述二元一次方程组得：y=b/2。将y=b/2代入①式，解得x=a/22.4 － b/2
由于x＞0，则a/22.4 － b/2＞0，解得b＜a/11.2
讨论2：若H2过量，以不足者Cl2计算。只有反应①和反应②。

设原混合气体中H2 为x mol，Cl2为y mol
光
由方程式列式
H2 + Cl2 ==== 2HCl
1 2
y mol 2y mol
NaOH + HCl == NaCl + H2O
1 1
2y mol 2y mol
由已知列二元一次方程组： 2y=b
x+y= a/22.4
解上述方程组，得：x=a/22.4 － b/2
由于x＞0，则a/22.4 － b/2＞0，解得b＜a/11.2
综上分析，即b不可能等于a/11.2。本题答案为D。
例2：在氧气中灼烧0.44 g由硫、铁组成的化合物，使其中的硫经过一系列变化最终全部转化为硫酸，用20 mL 0.5 mol/L的烧碱溶液恰好能完全中和这些硫酸。则原化合物中硫的质量分数约为
A．36.4% B．46.2%
C．53.1% D．22.8%
解法一：常规方法
先书写方程式，再列式计算。而本题Fe、S化合物的化学式不定，因此第一步Fe、S化合物燃烧方程式还需写不定的化学方程式，这给计算带来了更大的困难，即使不考虑铁，只从S元素考虑，也有如下四个反应：
点燃
S+O2====SO2 反应①
2SO2+O2 2SO3 反应②
SO3+H2O==H2SO4 反应③
H2SO4+2NaOH==Na2SO4+2H2O 反应④
根据已知NaOH的量，逆推H2SO4，再由H2SO4推SO3，再由SO3推SO2，再由SO2推S元素。这里面所蕴含的关系式如下：
2NaOH——H2SO4——SO3——SO2——S
2 mol 32 g
20×10－3 L×0.5 mol/L m(S)
=0.01 mol
列比例式： 解得m(S)==0.16 g
则原化合物中S元素的质量分数=
所以，答案为A。
解法二：原子守恒法
依题意分析，S元素经过一系列变化，最后变成了H2SO4，H2SO4再与NaOH发生中和反应，根据S、Na的原子守恒关系：
S——H2SO4——NaSO4——2NaOH
得出： S ———— 2NaOH
32 g 2 mol
m(S) 20×10－3 L×0.5 mol/L
=0.01 mol
列比例式求得：m(S)=0.16 g
则原化合物中S的质量分数=
所以答案为A。
例3：38.4 mg铜跟适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 mL（标准状况）。反应消耗的HNO3物质的量可能为
A．1.6×10－3 mol B．2.0×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
解法一：常规方法：书写化学方程式，然后列式计算。
设生成NO2、NO分别为x mol、y mol。已知Cu的相对原子质量为64
Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑+2H2O
1 4 2
0.5x mol 2x mol x mol
3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+4H2O
3 8 2
1.5y mol 4y mol y mol
由已知条件列二元一次方程组：
0.5x + 1.5y =
x+y=
解得，x=0.9×10－3 mol y=0.1×10－3 mol
反应中消耗的HNO3：2x+4y=2×0.9×10－3 mol+4×0.1×10－3 mol=2.2×10－3 mol
所以，答案为C。

解法二：原子守恒法
经分析Cu与HNO3反应生成了Cu(NO3)2和NOx，在反应中HNO3所起的作用有2种，一种是酸，另一种是氧化剂，由N原子守恒列出：
Cu——Cu(NO3)2——2HNO3（酸） NOx —— HNO3（氧化剂）
1 1 2 1 1

mol 1.2×10－3 mol mol 1×10－3 mol

反应中共消耗HNO3：1.2×10－3 mol+1×10－3 mol=2.2×10－3 mol。所以答案为C。
3 结束语
化学反应前后原子是守恒的。“原子守恒法”是化学计算中必须高度重视的一种基本方法，也是一种重要的解题技巧。当遇到两种以上物质组成的混合物和涉及多个反应的计算题时，按常规方法计算需要先书写化学方程式，然后列方程组解方程，这种常规的计算方法，步骤很多，非常繁琐，需消耗大量的时间解一道题。若采用“原子守恒法”解题，思路清晰，步骤少，省时，大大地提高了解题的速率，能收到事半功倍的效果。