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[摘 要] 本文对高中化学中用电子守恒法解题提出了可以尝试的几种方法,以求的学生思维上的同步和心理上的共鸣。
[关键词] 电子守恒 化合价
氧化还原反应比较典型的计算有:求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比,计算参加反应的氧化剂或还原剂的量,确定反应前后某一元素的价态变化等。计算的关键是:依据氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数。计算的方法是:(1)找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物;(2)找准1个原子/离子得失电子数(注意:化学式中粒子的个数);(3)由题中物质的物质的量,根据电子守恒列等式:n(氧化剂)× 变价原子个数 × 化合价变化值 n(还原剂)× 变价原子个数 × 化合价变化值。下面以实例来说明:
一 、利用电子守恒求氧化剂与还原剂物质的量
例12004年4月27日汕头市工商局查获400克袋装中老年补钙营养奶粉1401包。这种奶粉被鉴定为所含亚硝酸盐残留量高出正常值7.8倍,长期食用可能致癌。NaNO2有像食盐一样的咸味,已知能发生如下反应:2NaNO2+4HI2NO+I2+2NaI+2H2O。在上述反应中氧化剂是__________mol,若0.75的还原剂被氧化,则被还原的氧化剂是__________mol。
解析:在上述反应中,NaNO2中N元素从+3价降低为+2价,HI中I元素从—1价升高到0价,故氧化剂是NaNO2,HI作还原剂;由氧化还原反应中得失电子守恒知:0.75 × [0 -(-1)]n(NaNO2)× [(+3)-(+2)],
故n(NaNO2)= 0.75 mol。
二 、利用电子守恒求化合价
例2当X2O72- 和SO32- 离子数之比为1:3时正好完全发生反应,X在还原产物中的化合价为多少价?
解析:在氧化还原反应中,氧化剂得到电子数应等于还原剂失去电子数,即得失电子数守恒。设X在还原产物中的化合价为+ n价,则1个在反应中可得到2(6 - n)个电子;中硫元素被氧化,由硫的化合价可知,硫元素只能被氧化到+6价,所以1个在反应中能失去6 - 4=2个电子。
依据电子守恒得到:2×( 6 - n )=2×3
得:n = 3
三、 利用电子守恒求晶体中的结晶水
例3已知高锰酸钾在酸性溶液中可以氧化亚铁离子和草酸根离子:
MnO4-+ C2O42-+H+→ CO2+ Mn2++ H2O
MnO4-+Fe2++H+→ Mn2++ Fe3++ H2O
称取草酸亚铁晶体[FeC2O4XH2O]0.200克,溶于稀硫酸。用0.0200mol/L高锰酸钾溶液滴定到终点,消耗33.4mL。求X的值。
解析:Fe2+失去一个电子,C2O42-失去二个电子。依据电子守恒得到:
0.200 /(56 + 88 + 18X)× 2 ( 1 + 2 )=( 0.0200 × 0.0334 ) ×5
得:X = 2
四 、利用电子守恒书写缺项的氧化还原方程式
例4若锌与稀硫酸反应时有下列化学方程式:
4Zn + 10HNO3= aZn(NO3)2+ b M + cH2O,M可能是 (填写所有可能的产物的化学式)。
解析:由题意,根据质量守恒定律可知a = 4,而锌失去的电子数等于HNO3中N原子得到的电子数。
0+2
设产物中,N元素的化合价为+X,则4Zn→4Zn,化合价升高4 × 2 = 8;
4Zn→4Zn(NO3)2,HNO3的化学计量数为10,则有两个的单位HNO3可能参与氧化还原反应。
+5+X +X
若2 HNO3→2 N,则有2 ×(5一X)=8,X =1,则产物为N2O;若只有一个HNO3→N,则有(5一X)× 1 = 8,X = - 3,既产物为NH4NO3。
反应方程式4Zn + 10HNO3=4Zn(NO3)2+ NH4NO3 +3H2O
结束语:俗话说,熟能生巧,所以只要同学们心中有守恒,然后在解题时多多注意思考,时间长了,你就会尝到运用守恒思想来解题的乐趣了。
[关键词] 电子守恒 化合价
氧化还原反应比较典型的计算有:求氧化剂与还原剂物质的量之比或质量比,计算参加反应的氧化剂或还原剂的量,确定反应前后某一元素的价态变化等。计算的关键是:依据氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数。计算的方法是:(1)找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物;(2)找准1个原子/离子得失电子数(注意:化学式中粒子的个数);(3)由题中物质的物质的量,根据电子守恒列等式:n(氧化剂)× 变价原子个数 × 化合价变化值 n(还原剂)× 变价原子个数 × 化合价变化值。下面以实例来说明:
一 、利用电子守恒求氧化剂与还原剂物质的量
例12004年4月27日汕头市工商局查获400克袋装中老年补钙营养奶粉1401包。这种奶粉被鉴定为所含亚硝酸盐残留量高出正常值7.8倍,长期食用可能致癌。NaNO2有像食盐一样的咸味,已知能发生如下反应:2NaNO2+4HI2NO+I2+2NaI+2H2O。在上述反应中氧化剂是__________mol,若0.75的还原剂被氧化,则被还原的氧化剂是__________mol。
解析:在上述反应中,NaNO2中N元素从+3价降低为+2价,HI中I元素从—1价升高到0价,故氧化剂是NaNO2,HI作还原剂;由氧化还原反应中得失电子守恒知:0.75 × [0 -(-1)]n(NaNO2)× [(+3)-(+2)],
故n(NaNO2)= 0.75 mol。
二 、利用电子守恒求化合价
例2当X2O72- 和SO32- 离子数之比为1:3时正好完全发生反应,X在还原产物中的化合价为多少价?
解析:在氧化还原反应中,氧化剂得到电子数应等于还原剂失去电子数,即得失电子数守恒。设X在还原产物中的化合价为+ n价,则1个在反应中可得到2(6 - n)个电子;中硫元素被氧化,由硫的化合价可知,硫元素只能被氧化到+6价,所以1个在反应中能失去6 - 4=2个电子。
依据电子守恒得到:2×( 6 - n )=2×3
得:n = 3
三、 利用电子守恒求晶体中的结晶水
例3已知高锰酸钾在酸性溶液中可以氧化亚铁离子和草酸根离子:
MnO4-+ C2O42-+H+→ CO2+ Mn2++ H2O
MnO4-+Fe2++H+→ Mn2++ Fe3++ H2O
称取草酸亚铁晶体[FeC2O4XH2O]0.200克,溶于稀硫酸。用0.0200mol/L高锰酸钾溶液滴定到终点,消耗33.4mL。求X的值。
解析:Fe2+失去一个电子,C2O42-失去二个电子。依据电子守恒得到:
0.200 /(56 + 88 + 18X)× 2 ( 1 + 2 )=( 0.0200 × 0.0334 ) ×5
得:X = 2
四 、利用电子守恒书写缺项的氧化还原方程式
例4若锌与稀硫酸反应时有下列化学方程式:
4Zn + 10HNO3= aZn(NO3)2+ b M + cH2O,M可能是 (填写所有可能的产物的化学式)。
解析:由题意,根据质量守恒定律可知a = 4,而锌失去的电子数等于HNO3中N原子得到的电子数。
0+2
设产物中,N元素的化合价为+X,则4Zn→4Zn,化合价升高4 × 2 = 8;
4Zn→4Zn(NO3)2,HNO3的化学计量数为10,则有两个的单位HNO3可能参与氧化还原反应。
+5+X +X
若2 HNO3→2 N,则有2 ×(5一X)=8,X =1,则产物为N2O;若只有一个HNO3→N,则有(5一X)× 1 = 8,X = - 3,既产物为NH4NO3。
反应方程式4Zn + 10HNO3=4Zn(NO3)2+ NH4NO3 +3H2O
结束语:俗话说,熟能生巧,所以只要同学们心中有守恒,然后在解题时多多注意思考,时间长了,你就会尝到运用守恒思想来解题的乐趣了。