【守恒原理】得失电子守恒原理在氧化还原计算中的应用

  得失电子守恒是氧化还原反应的核心,根据这一原理,既可配平氧化还原方程式,又可进行化学计算。其用于化学计算的最大优点是能简化过程,快速准确作答。

  一、确定氧化产物与还原产物的物质的量之比

  例1 (NH4)2PtCl6晶体受热完全分解,生成氮气、氯气氢气体、氯化铵和金属铂。在此分解反应中,氧化产物与还原产物的物质的量之比为( )

  A.1∶2     B.1∶3     C.2∶3     D.3∶2

  

    选C。

  变式训练:硫酸铵在强热条件下分解,生成氨、二氧化硫、氮气和水。反应中生成的氧化产物和还原产物的物质的量之比是( )

  A.1∶3     B.2∶3     C.1∶1     D.4∶3

  二、确定氧化产物或还原产物中元素的化合价

  例2、用Na2SO3还原MnO4-,如果还原含有2.4×10-3mol MnO4-的溶液时,消耗0.2mol/L的Na2SO3溶液30mL,则锰元素在还原产物中的化合价是( )

    A.+1     B.+2     C.+4     D.+5

  

    0.2 mol/L×30×10-3L×2=2.4×10-3 mol×(7-n)

    得n=2,选B。

  变式训练:某氧化剂XO(OH)2+可被亚硫酸钠还原到较低价态。如果还原含有2.4×10-3 molXO(OH)2+的溶液到较低价态,需用30mL 0.2mol/L的Na2SO3溶液,则X元素的最终价态为( )

  A.+2   B.+1   C.0   D.-1

  三、确定氧化产物或还原产物的化学式

  例3、羟胺(NH2OH)是一种还原剂,能将某些氧化剂还原。现用25.00mL 0.049 mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.65mL 0.020 mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用。已知(未配平):FeSO4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O则在上述反应中,羟胺的氧化产物是( )。

   A.N2     B.N2O     C.NO     D.NO2

  分析 由题意知,KMnO4得到的电子数等于NH2OH失去的电子数。设产物中N为n价。

    

    24.65mL×0.020 mol/L×5=25.00 mL×0.049 mol/L×(n+1)

    得n=1

  在四个选项中只有B符合,故应选B。

  变式训练:实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1例入烧瓶中,同时滴入适量H2SO4,并用水浴加热,产生棕黄色的气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应,则X为( )

  A.Cl2     B.Cl2O     C.ClO2     D.Cl2O3

  四、确定氧化产物或还原产物的式量

  例4、26g锌和含63g HNO3的稀溶液正好反应,生成的还原产物的相对分子质量可能是( )

  A.80     B.44     C.46     D.28

  分析 锌与硝酸的物质的量之比为:

    

  则有关系式:

    

  在10mol HNO3中至少有8 mol HNO3肯定没发生价态变化,还有2mol HNO3共得8 mol电子,氮元素的平均化合价降低4价,即在还原产物氮元素的平均化合价为+1价,是N2O或NH4NO3,相对分子质量为44或80。

  选A、B。

  五、确定氧化剂或还原剂的物质的量浓度

  例5、将3.48g四氧化三铁完全溶解在100mL 1mol/L的硫酸中,然后加入K2Cr2O7溶液25mL,恰好使溶液中的Fe22-+全部转化为Fe3+,且Cr2O72-全部还原为Cr3+。则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度为( )。

  A.0.05 mol/L     B.0.1 mol/L    C.0.2 mol/L     D.0.3 mol/L

  

    Fe3O4可以看作FeO·Fe2O3,则

    n(Fe2+)=0.015mol

    设K2Cr2O7溶液物质的量浓度为x。根据题意有:

    

    0.015mol×1=25×10-3L×x×6

    得x=0.1 mol/L

  选B。

  六、确定氧化剂或还原剂的物质的量浓度之比

  例6、在相同体积的KI、Na2S、FeBr2溶液中,分别通入足量氯气充分反应后,若反应中耗去的氯气的物质的量相同,那么,KI、Na2S、FeBr2三种溶液的物质的量浓度之比为( )

    A.6∶3∶2     B.2∶1∶2    C.4∶2∶3     D.3∶2∶1

  分析:耗去的Cl2量相同,说明KI、Na2S、FeBr2失去的电子数相等。有下列关系式成立:

  选A。

  七、其它

  例7、在11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4反应中,1 mol Cu2+能氧化P的物质的量是( )。

    

    

  对应关系为5Cu2+——P。

  选C。

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