杜可心

【摘要】任何化學(xué)反應(yīng)都遵循電子守恒定律，只是只有氧化還原反應(yīng)有電子的得失，從而可以直觀地看出電子守衡，而其他反應(yīng)電子不得失，所以不強(qiáng)調(diào)電子的得失，你只要相信——物質(zhì)不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，電子也一樣。

【關(guān)鍵詞】氧化還原；反應(yīng)；電子；守恒

【中圖分類號(hào)】G634.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）31-0273-02

在氧化還原反應(yīng)中遵循電子守恒，即氧化劑得到的電子的物質(zhì)的量（或個(gè)數(shù)）等于還原劑失去的電子的物質(zhì)的量（或個(gè)數(shù)）。若將電子守恒規(guī)律應(yīng)用來(lái)解題，可以大大簡(jiǎn)化我們的計(jì)算過(guò)程，收到事半功倍的效果。

一、金屬與硝酸的氧化還原反應(yīng)

在金屬與硝酸的反應(yīng)中，若硝酸為濃的，還原產(chǎn)物一般為N02，而硝酸是稀的，一般為N0；金屬一般顯示意高價(jià)。然而，隨著金屬的不同，硝酸的濃度不同，反應(yīng)后的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物就可能不同。這樣，在解題中就會(huì)出現(xiàn)很大困難。但若能應(yīng)用得失電子守恒方法（即得電子數(shù)等于失電子數(shù)），難題也會(huì)迎刃而解，起到事半功倍的效果。

例1：14g鐵粉全部溶于某稀HNO3中，恰好完全反應(yīng)放出NO氣體后得到溶液1L，稱量所得溶液，發(fā)現(xiàn)比原稀HNO3增重8g。

求：①所得溶液中金屬離子物質(zhì)的量濃度

②原稀HNO3的物質(zhì)的量濃度（溶液體積變化忽略不計(jì)）

分析：由于此題只知還原產(chǎn)物，不知氧化產(chǎn)物，所以必須先確定生成幾價(jià)鐵。

例2：mg鐵屑和含有ngHNO3的溶液恰好完全反應(yīng)，若m：n=1：2：7。寫出此反應(yīng)的化學(xué)程式（假定還原產(chǎn)物只一種）。分析：此題既不知道氧化產(chǎn)物（即生成幾價(jià)鐵），也不知道還原產(chǎn)物（即生成幾價(jià)氮），由于還原產(chǎn)物相對(duì)復(fù)雜，故應(yīng)先確定氧化產(chǎn)物。

金屬與硝酸反解：n（Fe）：n（HNO3）若生成Fe（NO3）3，則5molFe能結(jié)合15molNO3，故HNO3不足，因此只生成Fe（NO3）2，則生成Fe（NO3）2所耗HNO3為：12mol-10mol=2mo1。設(shè)還原產(chǎn)物中，氮元素化合價(jià)為n，應(yīng)用得失電子守恒得：5molx2=2mo1x（5一n），解得：n=0，所以還原產(chǎn)物為NO2。所以化學(xué)方程為：5Fe+12HNO3=5Fe（NO3）+N2↑+6H20。從以上例題可以看出金屬與硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物復(fù)雜，難度較大。但若能應(yīng)用守恒法等，題目也就變得較簡(jiǎn)單，做起來(lái)得心應(yīng)手；并可以擴(kuò)大學(xué)習(xí)視野，提高學(xué)習(xí)化學(xué)興趣。

二、利用電子守恒法“方程式配平“中的應(yīng)用

氧化還原方程式配平可以利用五個(gè)字來(lái)描述：“標(biāo)、等、定、平、查”。其中“等”和“查”都要用到得失電子守恒法。無(wú)論是正向配平、逆向配平還是綜合配平，關(guān)鍵是要找準(zhǔn)“研究對(duì)象”，然后結(jié)合“電子守恒法”就能簡(jiǎn)單、快捷地解決問(wèn)題。

例1：配平下列氧化還原方程式

1.NH3+O2→NO+H2O分析標(biāo)價(jià)NH3中N：-3→+2↑NH3失5e-

O2中0：0→-2↓O2得2e-x2=4e-

根據(jù)“守恒法”，則NH3與O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為4：5，再利用“觀察法”進(jìn)行配平，就可得：

4NH3+SO2=4NO+6H20

2.P+CuSO4+H20→Cu3P+H3P04+H2S04

分析標(biāo)價(jià)即所選擇的研究對(duì)象為Cu3P和H3P04，則可以表示為：

Cu3P中，Cu：+2→+1↓得e-x3=3e-，P：0→-3↓得3e-

Cu3P共得3e-+3e-=6e-

H3P04中P：0→+5↑H3P04失5e-根據(jù)“守恒法”，則Cu3P和H3P04的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為5：6，再利用“觀察法”進(jìn)行配平，就可得：

11P+15CuS04+24H20=5Cu3P+6H3PO4+15H2S04

三、氧化還原反應(yīng)電子守恒在“電化學(xué)”中的應(yīng)用

電化學(xué)的實(shí)質(zhì)就是電子的定向移動(dòng)，這其中正負(fù)兩極（或者陰陽(yáng)兩極）得失電子總數(shù)相等，據(jù)此原理就可以計(jì)算相關(guān)的問(wèn)題。

例1石墨做電極，電解R（N03）溶液，陽(yáng)極放出氣體560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），陰極析出mg金屬R，試求R的相對(duì)原子質(zhì)量。

分析根據(jù)題意可得，電解池的電極反應(yīng)：

陰極：Rx++xe-=R

陽(yáng)極：4OH-一4e-=O2↑+2H2O

根據(jù)“電子守恒法”，則有：mg/M×X=，解得

M=10mxg/mol，故R的相對(duì)原子質(zhì)量為10mx。

四、氧化反應(yīng)電子守恒法在“綜合計(jì)算“中的應(yīng)用

氧化還原計(jì)算需要與質(zhì)量守恒、原子守恒、元素守恒和電荷守恒中的一種或幾種來(lái)進(jìn)行共同攻克，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的解決。

例：一定質(zhì)量的由氧化銅、氧化鐵和鐵粉組成的混合粉末，與100mL4.4mol/L的鹽酸恰好完全反應(yīng)，得到896mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），假如反應(yīng)后的溶液中只有HCl和FeCl2，還有1.28g固體，將溶液加水稀釋到320mL，得出此時(shí)溶液中鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.25mol/L，試求混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量。

分析這是一道綜合性的題，其中所涉及到的方程式比較多，需要學(xué)生審清題意，明確各個(gè)量之間的關(guān)系，從而找出問(wèn)題解決的突破口。

因?yàn)槿芤褐杏宣}酸剩余，故溶液中的固體只能是金屬銅，故可以得出：

設(shè)混合物粉末中鐵的物質(zhì)的量為Xmol，氧化

鐵的物質(zhì)的量為ymol。

在此過(guò)程中有：Fe：0→+2↑失電子：2xmol

根據(jù)“電子守恒法”可得：

m（Fe）=5.6g

m（Fe2O3）=6.4g

五、總結(jié)

由此可見(jiàn)“電子守恒法”的應(yīng)用簡(jiǎn)化了過(guò)程，避免了對(duì)眾多方程式之間的關(guān)系分析，使得過(guò)程變得清晰明了。涉及氧化還原反應(yīng)的計(jì)算問(wèn)題，其核心就是利用得失電子的物質(zhì)的量守恒來(lái)建立等式，因此，準(zhǔn)確找到氧化劑和還原劑得失電子的數(shù)目，并利用好總結(jié)出的公式是解這類問(wèn)題的關(guān)鍵.得失電子守恒的規(guī)律是我們解氧化還原反應(yīng)計(jì)算題的一把鑰匙，巧妙地運(yùn)用電子守恒法可以快速準(zhǔn)確地解決問(wèn)題，提高我們多視角分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。