| 标题 | “电子守恒法”在氧化还原反应中的妙用 |
| 范文 | 蒋雪平 氧化还原反应的实质是电子的转移，遵循电子得失守恒的原则，即同一反应中，物质失去（或吸引）电子的总数与物质得到（或偏离）电子的总数相等。根据氧化还原反应中蕴含的这一规律，可以高效快捷地解决有关氧化还原反应的相关问题，使学生透过现象看本质，灵活地做到融会贯通、举一反三。 一、“方程式配平”中的应用 氧化还原方程式配平可以利用五个字来描述：“标、等、定、平、查”。其中“等”和“查”都要用到得失电子守恒法。无论是正向配平、逆向配平还是综合配平，关键是要找准“研究对象”，然后结合“电子守恒法”就能简单、快捷地解决问题。 例1配平下列氧化还原方程式。 （1）NH3+O2→NO+H2O 分析标价NH3中N：-3→+2↑ NH3失5e- O2中O： 0→-2↓ O2得2e-×2=4e- 根据“守恒法”，则NH3与O2的化学计量数之比为4∶5，再利用“观察法”进行配平，就可得：4NH3+5O24NO+6H2O （2）P+CuSO4+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4 分析标价即所选择的研究对象为Cu3P和H3PO4，则可以表示为： Cu3P中，Cu：+2→+1↓得e-×3=3e- P：0→-3↓得3e- Cu3P共得3e-+3e-=6e- H3PO4中P：0→+5↑ H3PO4失5e- 根据“守恒法”，则Cu3P和H3PO4的化学计量数之比为5∶6，再利用“观察法”进行配平，就可得：11P+15CuSO4+24H2O 5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4 （3）Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+H2O 分析标价、观察可以发现，方程式中铜元素与氮元素的化合价发生了变化，但是氮元素为部分化合价改变，故可以选择Cu和NO为研究对象，则可以表示为： Cu：0→+2↑2e-Cu失2e- NO：+5→+2↓3e-NO得3e- 根据“电子守恒法”，2与3的最小公倍数为6，则Cu与NO的化学计量数之比为3∶2，再利用“观察法”进行配平，就可得： 3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O 由此可见，氧化还原反应配平的根本就是得失电子的守恒，能够快捷地找出氧化剂（或者氧化产物）与还原剂（或者还原产物）之间的化学计量数之比，从而简化过程。 二、在“电化学”中的应用 电化学的实质就是电子的定向移动，这其中正负两极（或者阴阳两极）得失电子总数相等，据此原理就可以计算相关的问题。 例2石墨做电极，电解R（NO3）x溶液，阳极放出气体560 mL（标准状况下），阴极析出m g金属R，试求R的相对原子质量。 分析根据题意可得，电解池的电极反应： 阴极：Rx++xe-R 阳极：4OH--4e-O2↑+2H2O 根据“电子守恒法”，则有：m gM×x=560 mL×10-3L/mL22.4 L/mol×4，解得M=10mx g/mol，故R的相对原子质量为10mx。 三、“综合计算”中的应用 氧化还原计算需要与质量守恒、原子守恒、元素守恒和电荷守恒中的一种或几种来进行共同攻克，才能实现对问题的解决。 例3一定质量的由氧化铜、氧化铁和铁粉组成的混合粉末，与100 mL 4.4 mol/L的盐酸恰好完全反应，得到896 mL气体（标准状况下），假如反应后的溶液中只有HCl和FeCl2，还有1.28 g固体，将溶液加水稀释到320 mL，得出此时溶液中盐酸的物质的量浓度为0.25 mol/L，试求混合物中各物质的质量。 分析这是一道综合性的题，其中所涉及到的方程式比较多，需要学生审清题意，明确各个量之间的关系，从而找出问题解决的突破口。 因为溶液中有盐酸剩余，故溶液中的固体只能是金属铜，故可以得出： m（CuO）=1.28 g64 g/mol×（64+16）=1.6 g 根据题意，总的盐酸：n（HCl）=100 mL×10-3×4.4 mol/L=0.44 mol 剩余的盐酸：n（HCl）=320 mL×10-3×0.25 mol/L=0.08 mol， 生成的氢气：n（H2）=896 mL×10-322.4 L/mol=0.04 mol 设混合物粉末中铁的物质的量为x mol，氧化铁的物质的量为y mol。 在此过程中有：Fe：0→+2↑失电子：2x mol H2：+1→0↓得电子：0.04 mol×2=0.08 mol CuO：+2→0↓得电子：1.28 g64 g/mol×2=0.04 mol Fe2O3：+3→+2↓得电子：2y mol 根据“电子守恒法”可得： 2x=0.08+0.04+2y ① 根据“Cl-守恒”可得： 2x+4y+0.08=0.44 ② 联立①②可得：x=0.1 mol，y=0.04 mol 则有m（Fe）=0.1 mol×56g/mol=5.6g， m（Fe2O3）=0.04 mol×（56×2+16×3）g/mol=6.4 g。 由此可见，“电子守恒法”的应用简化了过程，避免了对众多方程式之间的关系分析，使得过程变得清晰明了。 （收稿日期：2015-07-15） |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。