電子守恒定律應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算

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氧化一還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的主線，也是高考必考的考點(diǎn)之一。在氧化一還原反應(yīng)中遵循電子守恒，即氧化劑得到電子物質(zhì)的量(或個(gè)數(shù))等于還原劑失去電子的物質(zhì)的量(或個(gè)數(shù))。若將電子守恒規(guī)律應(yīng)用來(lái)解化學(xué)計(jì)算題，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。下面通過(guò)幾個(gè)例題，談?wù)勲娮?a href="http://www.bjhyfc.net/lunwen/jiaoyue/jialun/200908/164758.html" target="_blank">守恒定律在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用。

一、在“活潑金屬與酸或水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣”類題中的應(yīng)用

活潑金屬與酸或水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣這類題很常見，很多學(xué)生認(rèn)為解這類題比較難，我認(rèn)為根本原因是沒有弄清這類反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：活潑金屬失去電子，+1價(jià)的氫得到電子，而金屬失去電子的物質(zhì)的量等于生成氫氣所需得到電子的物質(zhì)的量，即n(金屬)xAn==n(氫氣)x2(n(金屬)：金屬的物質(zhì)的量，An：金屬變化的化合價(jià)，n(氫氣)：氫氣的物質(zhì)的量)

例1A、B是同一短周期的兩種元素，9gA單質(zhì)跟足量的B的氣態(tài)氫化物水溶液反應(yīng)，產(chǎn)生11．2L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，A和B可形成化合物AB，，A原子核里中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多1，通過(guò)計(jì)算確定A、B各為哪種元素。

解析：根據(jù)A、B可形成化合物AB，及A單質(zhì)與足量的B的氣態(tài)氫化物水溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2，可知A為金屬元素且在上述反應(yīng)中化合價(jià)表現(xiàn)為+3，n(H：)一11．2L+22．4L／mol-=0．5mol，n(金屬)一9g~Mg·rnol代入上述公式：9g~Mg·molx3-~-0．5molx2，得M一27g／mol，所以A為A1元素，可以進(jìn)一步確定B為C1元素。

二、在金屬與硝酸反應(yīng)類題中的應(yīng)用

例25．12g銅和一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅反應(yīng)完時(shí)，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體3．36L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需要通入多少升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液?

解析：銅失去電子的物質(zhì)的量==被還原的硝酸得到電子的物質(zhì)的量=氧化硝酸的還原產(chǎn)物NO、NO：消耗的氧氣的物質(zhì)的量，省去中間計(jì)算，即銅失去電子的物質(zhì)的量=氧氣得到電子的物質(zhì)的量。則有：n(Cu)x2=n(O：)×4，則n(O0=5．12g+64g／molx2x1／4=0．04mol。v(o2)=0．04molx22．4L／mol=0．896L

若用常規(guī)解法，應(yīng)先求出NO、NO：的物質(zhì)的量，再根據(jù)：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，

4NO+30：+2H：O--4HNO，，計(jì)算氧氣物質(zhì)的量，并求出其體積，此方法運(yùn)算量大，計(jì)算步驟多且容易出錯(cuò)，用電子守恒法綜合考慮，使計(jì)算大大簡(jiǎn)化。

三、在判斷氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物化合價(jià)類題中的應(yīng)用

例312mL濃度為0．10mol／L的Na2SO，溶液，恰好與10mL濃度為0．04mol／L的K~Cr207溶液完全反應(yīng)，通過(guò)計(jì)算確定元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)。

解析：-在Na：SO3與K~Cr20，發(fā)生的氧化一還原反應(yīng)中，Na2SO，充當(dāng)還原劑，lmolNa：SO，失去2mol電子，I~Cr20，充當(dāng)氧化劑得到電子，兩者得失電子的物質(zhì)的量應(yīng)相等，即12x10—3Lx0．1Omol／Lx2=lOx10．3Lx0．04mol／Lx2xAn(An為Cr在反應(yīng)中降低的化合價(jià))，即An=3，所以Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為：+63=+3。

四、在判斷不熟悉反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比類題中的應(yīng)用

例4(NH)：SO在強(qiáng)熱條件下分解，生成NH、SO：、N：和H：O，試求反應(yīng)中生成的SO：和N：的物質(zhì)的量之比。

解析：常規(guī)的解法是先寫出(NH4)：SO在強(qiáng)熱條件下的分解反應(yīng)方程式，然后配平，最后求解。這種解法耗時(shí)比較多，其氧化還原反應(yīng)方程式的配平是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)，其二此類題也常出現(xiàn)在學(xué)配平方法之前，仔細(xì)分析不難發(fā)現(xiàn)，SO：是還原產(chǎn)物，N2是氧化產(chǎn)物，那么生成SO：得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)等于生成N2失去電子的物質(zhì)的量，又生成lmolSO：得到2mol電子，生成lmolN：失去6mol電子，所以SO：與N：的物質(zhì)的量之比為3.