电子守恒规律在化学计算中的应用

王腊虎

（江苏省丹阳市埤城中学江苏丹阳212311）

电子守恒规律在化学计算中的应用

王腊虎

（江苏省丹阳市埤城中学江苏丹阳212311）

普通高等学校招生全国统一考试化学科（江苏卷）考试说明明确提出认识氧化还原反应的本质,了解生产、生活中常见的氧化还原反应。在氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数,这一规律称为电子守恒规律,若将这一规律应用于氧化还原反应的有关计算中,就可以抓住反应本质,大大简化计算过程,提高解题速度和准确度。下面举例说明电子守恒规律在化学计算中的应用。

一、应用于判断氧化产物和还原产物的物质的量之比

例1.已知（NH4）2SO4在强热条件下分解,生成NH3、SO2、N2和H2O,则反应后生成的SO2和N2的物质的量之比为（）

A.1∶1B.2∶1C.3∶1D.4∶1

解析：此题若按常规解法,先写出（NH4）2SO4分解的化学反应方程式,然后配平,最后才能求解,如果应用电子守恒规律解题则可省时省力。分析题给条件不难看出：SO2是还原产物,N2是氧化产物,生成SO2得到的电子的物质的量应等于生成N2失去的电子的物质的量,因生成1 mol SO2得到2 mol e-,而生成1 molN2失去6 mol e-,SO2和N2的物质的量之比应为3∶1,答案为C。

二、应用于判断氧化产物或还原产物的化合价

例2.硫代硫酸钠可作为脱氯剂。已知25.0 mL 0.100 mol·L-1Na2S2O3溶液恰好把224 mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl-离子,则将转化为（）

解析：在Na2S2O3和Cl2发生的氧化还原反应中,Na2S2O3是还原剂,Na2S2O3失去电子的物质的量与反应中Cl2得到电子的物质的量相等,设反应后S元素化合价为x,则根据电子守恒规律可得：0.025L×0.100mol·2,解得x=6,答案为D。

三、应用于比较与同一氧化剂（或还原剂）反应时所消耗的还原剂（或氧化剂）的物质的量的大小

例3.已知在酸性溶液中,下列物质氧化KI时,自身发生如下变化：如果分别用等物质的量的KI分别与这些物质反应生成I2时,所需氧化剂的物质的量最少的是（）

解析：由于KI的物质的量相同,生成I2时失去的电子的物质的量就相等,四个选项被还原的元素中,只有锰元素的化合价变化数值最大,这说明等物质的量的四种物质被还原时,只有MnO4-得电子数最多,根据电子守恒原理,当得到相等物质的量的电子时,需要MnO4-的物质的量最少,答案为B。

四、应用于判断反应物或生成物的化学式

例4.已知Na2SX在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x值为（）

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

解析：分析题意可知：氧化剂是NaClO,1mol NaClO得电子的物质的量为2mol,还原剂是其中S元素的化合价为1molNa2Sx失电子的物质的量为（6x+2）mol,根据电子守恒规律可得：1 mol×（6x+2）=16 mol×2,解得x=5,答案为D。

五、应用于金属与硝酸反应的计算题中

例5.将19.2g铜放入一定量的浓硝酸中,当铜完全溶解后,共收集到标准状况下的气体7.47L,将这些气体通入足量盛水的水槽中,需要再通入标准状况下的多少升氧气才能使气体完全溶解？

解析：此题若按常规解法,应是先写出铜与浓、稀硝酸反应的化学方程式,再由题给数值计算出生成的NO和NO2的物质的量,然后由反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3和反应：4NO2+O2+2H2O= 4HNO3,才能计算出所需氧气的体积,这样做计算量大,费时费力且容易出错,若应用电子守恒规律解决此题,抓住反应过程中得失电子相等,则可大大简化计算过程,提高解题的速度和准确度。由题给条件可知：铜完全溶解并均转化为Cu2+,可HNO3的还原产物则可能为NO2或NO中的一种或两种的混合气,再将这些气体通入足量水并完全溶解,气体将转化为硝酸,这就相当于反应后N元素的化合价没有改变,也就相当于氧化这些气体用去的氧气获得了反应过程中铜失去的电子,即铜失去的电子的物质的量=HNO3得到的电子的物质的量=氧气得到的电子的物质的量,依上分析可得：n（Cu）×2=n（O2）×4,即：解得：V（O2）=3.36L,答案为3.36L。

六、应用于连续反应的计算题中

例6.将11.0g某铁铝合金完全溶于一定量的稀硝酸中,充分反应后共收集到标准状况下6.72 L NO气体（假设HNO3的还原产物只有NO）,在反应后的溶液中若加入足量的稀氨水,求得到沉淀的质量是多少？

解析：此题若按常规解法,由于反应后铁的化合价无法确定,因而需要根据题给数据进行讨论才能确定,计算较繁琐且容易出错,但如果应用电子守恒规律解决此题,则会事半功倍。由于反应过程中,铁和铝所失去的电子的物质的量=氮元素得到的电子的物质的量=铁和铝反应后一共带有的正电荷的物质的量=铁离子（不论是+2价还是+ 3价）和铝离子沉淀时所需OH-的物质的量而沉淀的质量等于金属离子的质量与所结合的OH-离子的质量之和,即m（沉淀）=m（金属阳离子）+m（OH-）=11.0 g+0.9 mol×17g·mol-1=26.3 g。

电子守恒规律是氧化还原反应的一条基本规律,广泛应用于氧化还原反应的有关计算中,应用电子守恒规律,确实能抓住反应本质,大大简化计算过程,提高解题速度和准确度。以上仅是电子守恒规律应用于氧化还原反应计算题的几个例子,只要学生在今后的学习中多注意电子守恒规律的应用,加强这方面的练习,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