原子守恒原理的运用及其强化练习

三十六、原子守恒原理的运用

一、原子守恒原理

原子守恒原理是指在化学变化中各种原子的种类和个数保持不变的原理。这是从化学变

化的本质引申出来的。化学变化的本质是原子重新组合成新的物质的过程。原子是化学变化的最小微粒，在化学变化中，原子的种类和个数保持不变，变化的是它们重新组合成新的微粒。

二、原子守恒原理的运用

1、原子守恒用于解释质量守恒定律：质量守恒的本质是原子守恒。质量守恒是化学反应计 算的依据，原子守恒更是一切化学反应的计算依据。

2、用于配平化学方程式：化学方程式遵循质量守恒定律，一切化学方程式的配平过程都是 基于原子守恒原理进行的，化学方程式的配平过程就是使参加各种原子的种类和个数实现前后相等的过程。初中所学习的“观察法”配平化学方程式，就是基于原子守恒原理产生的一种比较简单有效的配平方法。 观察法配平化学方程式的过程：

①选择一个反应式中最复杂的化学式作为配平起点，定其系数为1。

例如：FeS2＋O2－Fe2O3＋SO2 其中，最复杂的化学式是Fe2O3，定它的系数为1. ②以起点化学式的系数为标准，按照原子守恒的原理，逐步推导其他化学式的系数。 即：Fe2O3

2FeS2

4SO2

11 O22

③检查原子是否守恒，并将系数划为没有公约数的正整数。 得到：4FeS2＋11O2

高温 2Fe2O3＋8SO2

练习：请用观察法配平系列化学方程式： 催化剂 （1）NH3＋O2△ NO＋H2O

（2）H2S＋SO2===S＋H2O 催化剂 （3） NH3＋NO2△ N2＋H2O

（4） Al(OH)3＋H2SO4===Al2(SO4)3＋H2O

（5）KMnO4＋H2O2＋H2SO4===K2SO4＋O2↑＋MnSO4＋H2O

观察法对于少于五种化学式的反应式的配平一般是很有效的，特别是原子的转化关系不

复杂的就更加有效，只有原子的转化关系比较复杂的，特别是有电子转移的比较复杂的反应式从借助化合价升降法配平。

3、原子守恒原理用于建立关系式，特别对于多步反应的计算，建立快速的关系式至关重要。 例如：硫酸的工业制法分为三个阶段： ①4FeS2＋11O2

高温 2Fe2O3＋8SO2

催化剂 ②2SO2＋O2△ 2SO3

③SO3＋H2O===H2SO4

如果已知FeS2的量去求H2SO4的量，一般先要对①、②、③的化学方程式配平再建 立FeS2和H2SO4的关系式，再去计算，那样就慢多了，我们可以直接按硫原子守恒去建立关系式，得到：FeS2 ∽2H2SO4,一个化学方程式都不需要书写和配平。

例如：用X吨含有70%的FeS2的黄铁矿制备硫酸，可得到98%的浓硫酸Y吨，则X与Y的关系是（ ）

7X6X

A．Y= B． Y= C．Y=X D．Y=2X

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同理，在硝酸的工业法制备中，考虑到一氧化氮的循环利用，我们也可以用氮原子守恒建

立NH3和HNO3的计算关系式：NH3 ∽ HNO3

4、原子守恒常常和电子守恒、电荷守恒一道运用化学反应的快速计算。

例如:将1mol/L100mLAlCl3溶液与1.75mol/L200mLNaOH溶液混合，求有多少gAl(OH)3

沉淀产生？

分析：n(AlCl3)=1mol/L×0.1L=0.1mol n(NaOH)=1.75mol/L×0.2L=0.35mol

n(AlCl3): n(NaOH)=0.1:.0.35=1:3.5，处在1:3到1:4之间，属于恰好完全反应，既有 Al(OH)3沉淀产生，又有NaAlO2生成。我们可以用铝原子和钠原子建立两个守恒方程： n[Al(OH)3]＋n(NaAlO2)=0.1??????铝原子守恒 3n[Al(OH)3]＋4n(NaAlO2)=0.35?????钠原子守恒

得到：n[Al(OH)3]=0.05mol n(NaAlO2)=0.05mol

m[Al(OH)3]=0.05mol×78g/mol=3.9g

三、强化练习：

1、38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集气体在标准状况下22.4mL，反 应中消耗的HNO3的物质的量可能是（ ）

－－－－

A、1.0×103mol B、1.6×103mol C、2.2×103mol D、2.4×103mol

2、30g铜银合金与80mL13.5mol/L的硝酸溶液反应，合金全部溶解，放出气体在标准状况 下6.72L，反应后溶液的PH=0（设反应前后的溶液体积不变），则合金中铜和银的物质的 量之比为（ ）

A、1:2 B、2:1 C、1:3 D、3:1

3、在一定量的浓硝酸中放入1.92g铜粉，随着反应的进行，生成的气体的颜色逐渐变浅。 当铜完全反应时，共收集到气体在标准状况下体积为1.12L，反应中消耗的硝酸的物质的 量为（ ）

A、0.05mol B、0.06mol C、0.09mol D、0.11mol

4、将一定量的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物加热至不再产生气体为止，反应后将溶于水得到400mL溶液，测得钠离子浓度为0.5mol/L；另取等质量的该混合物加入足量的盐酸，反应后将溶液蒸发，可得到固体的质量为（ ）

A、5.85g B、11.7g C、10.6g D、23.4g

－

5、将51.2g铜恰好完全溶于VL10mol·L1硝酸中，得到硝酸铜溶液，收集到氮的氧化物 （含NO、NO2、N2O4）的混合物在标准状况下共17.92L,这些气体恰好能被

－

500mL2.0mol·L1NaOH溶液完全吸收，得到500mL（假设吸收后溶液的体积不变）钠盐溶液。通过计算回答下列问题： （1）V=

（2）上述钠盐溶液中硝酸钠的物质的量浓度为

（3）向上述硝酸铜溶液中加入足量的稀硫酸，加入Wg铜粉恰好完全溶解，通常状况下将收集到的气体充满一试管，并将充满该气体的试管倒立在盛水的水槽里，再向试管里充入一定量的氧气，最终恰好使溶液充满试管，则： ①W的最大值为

②上述试管里的溶液浓度（不考虑溶质向水槽中扩散）为 。（已知通常状况下，气体的摩尔体积为aL/mol）