王臘虎

（江蘇省丹陽(yáng)市埤城中學(xué)江蘇丹陽(yáng)212311）

電子守恒規(guī)律在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用

王臘虎

（江蘇省丹陽(yáng)市埤城中學(xué)江蘇丹陽(yáng)212311）

普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試化學(xué)科（江蘇卷）考試說(shuō)明明確提出認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)的本質(zhì),了解生產(chǎn)、生活中常見(jiàn)的氧化還原反應(yīng)。在氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù),這一規(guī)律稱為電子守恒規(guī)律,若將這一規(guī)律應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中,就可以抓住反應(yīng)本質(zhì),大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程,提高解題速度和準(zhǔn)確度。下面舉例說(shuō)明電子守恒規(guī)律在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用。

一、應(yīng)用于判斷氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比

例1.已知（NH4）2SO4在強(qiáng)熱條件下分解,生成NH3、SO2、N2和H2O,則反應(yīng)后生成的SO2和N2的物質(zhì)的量之比為（）

A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1

解析：此題若按常規(guī)解法,先寫(xiě)出（NH4）2SO4分解的化學(xué)反應(yīng)方程式,然后配平,最后才能求解,如果應(yīng)用電子守恒規(guī)律解題則可省時(shí)省力。分析題給條件不難看出：SO2是還原產(chǎn)物,N2是氧化產(chǎn)物,生成SO2得到的電子的物質(zhì)的量應(yīng)等于生成N2失去的電子的物質(zhì)的量,因生成1 mol SO2得到2 mol e-,而生成1 molN2失去6 mol e-,SO2和N2的物質(zhì)的量之比應(yīng)為3∶1,答案為C。

二、應(yīng)用于判斷氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物的化合價(jià)

例2.硫代硫酸鈉可作為脫氯劑。已知25.0 mL 0.100 mol·L-1Na2S2O3溶液恰好把224 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）Cl2完全轉(zhuǎn)化為Cl-離子,則將轉(zhuǎn)化為（）

解析：在Na2S2O3和Cl2發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中,Na2S2O3是還原劑,Na2S2O3失去電子的物質(zhì)的量與反應(yīng)中Cl2得到電子的物質(zhì)的量相等,設(shè)反應(yīng)后S元素化合價(jià)為x,則根據(jù)電子守恒規(guī)律可得：0.025L×0.100mol·2,解得x=6,答案為D。

三、應(yīng)用于比較與同一氧化劑（或還原劑）反應(yīng)時(shí)所消耗的還原劑（或氧化劑）的物質(zhì)的量的大小

例3.已知在酸性溶液中,下列物質(zhì)氧化KI時(shí),自身發(fā)生如下變化：如果分別用等物質(zhì)的量的KI分別與這些物質(zhì)反應(yīng)生成I2時(shí),所需氧化劑的物質(zhì)的量最少的是（）

解析：由于KI的物質(zhì)的量相同,生成I2時(shí)失去的電子的物質(zhì)的量就相等,四個(gè)選項(xiàng)被還原的元素中,只有錳元素的化合價(jià)變化數(shù)值最大,這說(shuō)明等物質(zhì)的量的四種物質(zhì)被還原時(shí),只有MnO4-得電子數(shù)最多,根據(jù)電子守恒原理,當(dāng)?shù)玫较嗟任镔|(zhì)的量的電子時(shí),需要MnO4-的物質(zhì)的量最少,答案為B。

四、應(yīng)用于判斷反應(yīng)物或生成物的化學(xué)式

例4.已知Na2SX在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4,而NaClO被還原為NaCl,若反應(yīng)中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16,則x值為（）

A.2B.3C.4D.5

解析：分析題意可知：氧化劑是NaClO,1mol NaClO得電子的物質(zhì)的量為2mol,還原劑是其中S元素的化合價(jià)為1molNa2Sx失電子的物質(zhì)的量為（6x+2）mol,根據(jù)電子守恒規(guī)律可得：1 mol×（6x+2）=16 mol×2,解得x=5,答案為D。

五、應(yīng)用于金屬與硝酸反應(yīng)的計(jì)算題中

例5.將19.2g銅放入一定量的濃硝酸中,當(dāng)銅完全溶解后,共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體7.47L,將這些氣體通入足量盛水的水槽中,需要再通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下的多少升氧氣才能使氣體完全溶解？

解析：此題若按常規(guī)解法,應(yīng)是先寫(xiě)出銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式,再由題給數(shù)值計(jì)算出生成的NO和NO2的物質(zhì)的量,然后由反應(yīng)：4NO+3O2+2H2O=4HNO3和反應(yīng)：4NO2+O2+2H2O= 4HNO3,才能計(jì)算出所需氧氣的體積,這樣做計(jì)算量大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力且容易出錯(cuò),若應(yīng)用電子守恒規(guī)律解決此題,抓住反應(yīng)過(guò)程中得失電子相等,則可大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程,提高解題的速度和準(zhǔn)確度。由題給條件可知：銅完全溶解并均轉(zhuǎn)化為Cu2+,可HNO3的還原產(chǎn)物則可能為NO2或NO中的一種或兩種的混合氣,再將這些氣體通入足量水并完全溶解,氣體將轉(zhuǎn)化為硝酸,這就相當(dāng)于反應(yīng)后N元素的化合價(jià)沒(méi)有改變,也就相當(dāng)于氧化這些氣體用去的氧氣獲得了反應(yīng)過(guò)程中銅失去的電子,即銅失去的電子的物質(zhì)的量=HNO3得到的電子的物質(zhì)的量=氧氣得到的電子的物質(zhì)的量,依上分析可得：n（Cu）×2=n（O2）×4,即：解得：V（O2）=3.36L,答案為3.36L。

六、應(yīng)用于連續(xù)反應(yīng)的計(jì)算題中

例6.將11.0g某鐵鋁合金完全溶于一定量的稀硝酸中,充分反應(yīng)后共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72 L NO氣體（假設(shè)HNO3的還原產(chǎn)物只有NO）,在反應(yīng)后的溶液中若加入足量的稀氨水,求得到沉淀的質(zhì)量是多少？

解析：此題若按常規(guī)解法,由于反應(yīng)后鐵的化合價(jià)無(wú)法確定,因而需要根據(jù)題給數(shù)據(jù)進(jìn)行討論才能確定,計(jì)算較繁瑣且容易出錯(cuò),但如果應(yīng)用電子守恒規(guī)律解決此題,則會(huì)事半功倍。由于反應(yīng)過(guò)程中,鐵和鋁所失去的電子的物質(zhì)的量=氮元素得到的電子的物質(zhì)的量=鐵和鋁反應(yīng)后一共帶有的正電荷的物質(zhì)的量=鐵離子（不論是+2價(jià)還是+ 3價(jià)）和鋁離子沉淀時(shí)所需OH-的物質(zhì)的量而沉淀的質(zhì)量等于金屬離子的質(zhì)量與所結(jié)合的OH-離子的質(zhì)量之和,即m（沉淀）=m（金屬陽(yáng)離子）+m（OH-）=11.0 g+0.9 mol×17g·mol-1=26.3 g。

電子守恒規(guī)律是氧化還原反應(yīng)的一條基本規(guī)律,廣泛應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算中,應(yīng)用電子守恒規(guī)律,確實(shí)能抓住反應(yīng)本質(zhì),大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程,提高解題速度和準(zhǔn)確度。以上僅是電子守恒規(guī)律應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)計(jì)算題的幾個(gè)例子,只要學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中多注意電子守恒規(guī)律的應(yīng)用,加強(qiáng)這方面的練習(xí),就可以收到良好的效果。

1008-0546（2010）09-0079-02

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2010.09.0321