電子得失守恒巧解氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算題

1、巧用電子得失守恒解氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算題 電子得失守恒規(guī)律是指在任何氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到電子的數(shù)目與還 原劑失去電子的數(shù)目相等。 由于氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑元素種類和數(shù)目 的復(fù)雜性，使電子守恒關(guān)系式具有一定的靈活性和難度。 在高考命題中， 用得失 電子守恒法求解的題型有確定氧化劑、 還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的量的多少 或量的比例，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物中元素的價(jià)態(tài)或種類， 有關(guān)電化學(xué)及其他有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算等。一、電子守恒法的解題原理 在氧化還原反應(yīng)中，元素得失電子數(shù)目是守恒的， 利用得失電子守恒來(lái)建立 等式是快速解決氧化還原反應(yīng)計(jì)算題的基本方法。在利用電子

2、守恒法解題時(shí)， 一 般分為三個(gè)步驟： 找出氧化劑和還原劑以及各自的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物， 找 準(zhǔn) 1 個(gè)原子或離子得失電子數(shù) （ 注意: 化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù) ） ，由題中物質(zhì)的物 質(zhì)的量，根據(jù)電子守恒列等式：n（氧化劑）x變價(jià)原子個(gè)數(shù)x化合價(jià)變化值=n（還 原劑）x變價(jià)原子個(gè)數(shù)x化合價(jià)變化值。二、利用電子守恒解常見題型的方法1、簡(jiǎn)單反應(yīng)的電子得失守恒問(wèn)題 在任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)中電子得失總是相等的， 解這類問(wèn)題的關(guān)鍵是找出 還原劑（或氧化產(chǎn)物）中被氧化的元素以及氧化劑（或還原產(chǎn)物）中被還原的元 素，然后從元素化合價(jià)升高（降低）確定失（得）電子的總數(shù)。根據(jù)氧化劑得電 子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等求

3、解，這種題型除了可以確定化學(xué)式和化合價(jià) 外，還可以確定具體的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物、氧化劑和還原劑及它們的比值?！纠?】（2011 大綱版全國(guó)卷）某含鉻Cr2O72-廢水用硫亞鐵銨FeSQ（NH4）2 SO46H2O處理，反應(yīng)中鐵元素和鉻元素完全轉(zhuǎn)化為沉淀。該沉淀干燥后得到n molFeO FeyCrxO3。不考慮處理過(guò)程中的實(shí)際損耗，下列敘述錯(cuò) 誤的是A 消耗硫酸亞鐵銨的物質(zhì)的量為 n（2- x）molB 處理廢水中CtO72一的物質(zhì)的量為molC.反應(yīng)中發(fā)生轉(zhuǎn)移的電子為 3nx molD .在 FeO FeyCrxO3 中 3x=y解析：該反應(yīng)中鐵元素的化合價(jià)由 +2升高到+3，鉻元素的化合價(jià)

4、由 +6降到 +3。由鉻元素守恒知廢水中Cr2O72一的物質(zhì)的量為mol，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為6 x mol = 3nx mol。由得失電子守恒知y= 3x,而由鐵兀素守恒知消耗硫酸亞鐵銨 的物質(zhì)的量為nx( 1+y) mol = n(3x+1)mol，因此選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。答案：A2. 電化學(xué)中的電子得失守恒問(wèn)題電化學(xué)反應(yīng)就是氧化還原反應(yīng)。在電解池中，陽(yáng)極失電子數(shù)目與陰極得電子數(shù)目一定相等。在原電池中，負(fù)極失電子數(shù)目與正極得電子數(shù)目也一定相等。無(wú)論是電解池還是原電池，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)均可以依據(jù)這個(gè)原則列出等式求解。這類試題可以求解電解后某物質(zhì)溶液濃度的變化，也可以求解析出物質(zhì)的質(zhì)量或氣體的體積，還可

5、以求解加入物質(zhì)恢復(fù)原濃度需要的質(zhì)量，但最本質(zhì)的一點(diǎn)是要遵循電子守恒規(guī)律。【例2】一燒杯中盛有一定量的硫酸鈉飽和溶液，將兩根銅電極插入該溶液 中進(jìn)行電解。當(dāng)陰極逸出a mol氣體，燒杯中有 Wg NaSQ?10HO析出，保持溫 度不變，此時(shí)剩余溶液中硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是?！窘馕觥恳蜚~是活性電極，故陽(yáng)極反應(yīng)為Cu-2e=cU+,陰極反應(yīng)為2H+2e = H2 T，總反應(yīng)為電解Cu+2H:0 Cu(OH);+H2 t，陽(yáng)極失電子數(shù)目與陰極得電子數(shù)目相等。陰極逸出a mol H 2，被電解的水為2a mol。因?yàn)楸浑娊獾乃臀龀龅?Na2SO4?10H2O的組成仍為飽和溶液，則剩余硫酸鈉溶液的質(zhì)量分 數(shù)

6、可以從被電解的水和析出的Na2SO4?10H2O來(lái)求解，剩余溶液中硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=(142 W/322 ) / (W + 36a) X00%=-|T -。值得一提的是如果將本題改為將兩根惰性電極插入該溶液中進(jìn)行電解，則根據(jù)電子守恒得硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為液十侶町 答案:xlOO%3、多元素參與反應(yīng)的電子得失守恒問(wèn)題某些氧化還原反應(yīng)中組成氧化劑或還原劑的元素種類超過(guò)一種，這類氧化還原反應(yīng)具有復(fù)雜性。它可以是兩種元素氧化一種元素、一種元素氧化兩種元素、 或二種元素氧化二種元素等。這種題型的解法，不要被表面現(xiàn)象迷惑，一定用認(rèn) 真分析氧化劑和還原劑所對(duì)應(yīng)的元素，一定要明確題意指定的對(duì)象哪種元素氧化 哪

7、種元素，根據(jù)題意用電子守恒解題才能不出差錯(cuò)?！纠?】在P+ CuS觸H0 CU3P+ HPQ+ HSQ(未配平)的反應(yīng)中，7.5 mol CuSO可氧化P的物質(zhì)的量為 mol 。生成1 mol CuP時(shí)，參加反應(yīng)的P的物 質(zhì)的量為 mol ?！窘馕觥吭摲磻?yīng)的氧化劑為P、CuSQ還原劑為P，本題強(qiáng)調(diào)CuSQ氧化P的 物質(zhì)的量，設(shè)7.5 mol CuSO4氧化P的物質(zhì)的量為x mol，P被氧化為HPQ。由 電子守恒得7.5 X (2 1) = XX (5 0)，x = 1.5 。生成1 mol CmP時(shí)，氧化劑 共得電子3X 1+1X3=6 (mol)。根據(jù)電子得失守恒知 P被氧化時(shí)失去的電子為

8、6mol,則作還原劑的P的物質(zhì)的量為6/5=1.2(mol),所以參加反應(yīng)的P的物質(zhì)的量為 1.2+仁2.2 ( mol)。答案：1.5 2.24、微粒先后反應(yīng)時(shí)電子守恒的問(wèn)題當(dāng)一種物質(zhì)同時(shí)氧化兩種以上的微粒時(shí)，則強(qiáng)還原劑先被氧化。一種物質(zhì)同 時(shí)還原兩種以上微粒時(shí)，則強(qiáng)氧化劑先被還原。被氧化和被還原到何種程度，要 以還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量多少來(lái)決定，具體計(jì)算時(shí)用電子守恒規(guī)律，但是對(duì)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中對(duì)應(yīng)的每個(gè)階段要分析清楚，電子守恒在對(duì)應(yīng)的階段同樣適用?！纠?】下列微粒在溶液中的還原性和氧化性強(qiáng)弱如下： 還原性HSO>I ,氧 化性1。3一>I2>SO2-。在含有x mol

9、 NaHSO勺溶液中逐滴加入 KIQ溶液。加入KIQ 和析出I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線如圖所示，貝U x= mol ?！窘馕觥块_始加入KIQ溶液時(shí)，最先與IO3 反應(yīng)的微粒是HSOT，其還原產(chǎn) 物為I 一，氧化產(chǎn)物為SO"。當(dāng)HSGT反應(yīng)完后，b點(diǎn)到c點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)的離子方程 式為1。3一+5 I耳6H=3l2+3HQ所以0點(diǎn)到b點(diǎn)參加反應(yīng)的HSGT的物質(zhì)的量可利 用電子守恒求解，n(HSOJ X 2=1molX 6,所以x= 3 mol答案：35. 多步反應(yīng)電子得失守恒問(wèn)題有的試題反應(yīng)過(guò)程多，涉及的氧化還原反應(yīng)也多，數(shù)量關(guān)系較為復(fù)雜，若用 常規(guī)方法求解和化學(xué)方程式求解比較困難， 若抓住失

10、電子總數(shù)等于得電子總數(shù)這 一關(guān)系，則解題就變得很簡(jiǎn)單。解這類試題時(shí)，注意不要遺漏某個(gè)氧化還原反應(yīng)， 要理清具體的反應(yīng)過(guò)程，分析在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中化合價(jià)發(fā)生變化的元素得電子數(shù) 目和失電子數(shù)目。【例5】現(xiàn)有鐵粉和氧化鐵的混合物共 27.2 g，加入足量的稀硫酸使之充分 反應(yīng)。當(dāng)固體粉末完全溶解時(shí)，收集到 224 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下 氣體，當(dāng)向溶液中滴 加KSCN溶液時(shí)，溶液不顯血紅色。試求原樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析：設(shè)FezQ的物質(zhì)的量為xmol,由電子得失守恒關(guān)系有：n Fe x 2= n FqQ X 2+ nH2 x 2。即(27.2-160 x) - 56=x+(2.24/22.4)，解得 x = 0 1,則氧化