利用電子守恒法巧解化學(xué)計算題

　　氧化還原反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的重點和難點，也是歷年高考熱點之一。從近幾年高考試題的走向來看，出現(xiàn)了一種難度較大，以考查能力為導(dǎo)向的新題型：求氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量的比；給出陌生的物質(zhì)，判斷反應(yīng)后的化合價或是否是氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物等。盡管形式千變?nèi)f化，但都離不開判斷化合價的升降、電子的轉(zhuǎn)移、電子數(shù)的守恒。
　　下面僅通過幾個實例，談?wù)勲娮邮睾惴ㄔ诨瘜W(xué)計算中的應(yīng)用。
　　一、判斷氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物的化合價
　　例1.24 mL濃度為0.05 mol·L－１的Ｎａ２ＳＯ３溶液，恰好與20 mL濃度為0.02 mol·L－１的Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液完全反應(yīng)，則Ｃｒ元素在還原產(chǎn)物中的化合價為（）
　　A.+6B.+3
　　C.+2D.0
　　解析：反應(yīng)中Ｃｒ元素的化合價變化為2×（6－ｘ），S元素的化合價變化為6－4＝2。20×10－３×0．02×2×（6－ｘ）＝24×10－３×0．05×2，則ｘ＝3。
　　答案：B。
　　二、省去中間過程，簡化計算
　　例2.3.84 g銅和一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅反應(yīng)完時，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24 L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液？
　　解析：銅失的電子數(shù)＝被還原的硝酸得的電子數(shù)＝氧化硝酸的還原產(chǎn)物ＮＯ，ＮＯ２消耗的氧氣得的電子數(shù)，省去中間計算，得：銅失的電子數(shù)＝氧氣得的電子數(shù)。
　　則ｎ（Ｏ２）＝3．84 ｇ÷64 ｇ·ｍｏｌ－１×2×1/4＝
　　0．03 ｍｏｌ
　　Ｖ（Ｏ２）＝0．03 ｍｏｌ×22．4 Ｌ·ｍｏｌ－１＝0．672 Ｌ
　　若用常規(guī)解法，應(yīng)先求出NO，NO２的物質(zhì)的量，再根據(jù)：
　　4ＮＯ２＋Ｏ２＋2Ｈ２Ｏ＝4ＨＮＯ３
　　4ＮＯ＋3Ｏ２＋2Ｈ２Ｏ＝4ＨＮＯ３
　　計算出Ｏ２的物質(zhì)的量，并求出其體積，此方法運算量大，中間計算多且復(fù)雜，容易出錯，用電子守恒法綜合考慮，可省去中間的各步計算，使計算簡化。
　　三、在電解類題中的應(yīng)用
　　例3.用兩支惰性電極插入500 ｍＬ ＡｇＮＯ３溶液中，通電電解，當(dāng)電解液的ｐＨ從6.0變?yōu)?.0時（設(shè)電解時陰極沒有Ｈ２析出，且電解前后溶液體積不變），電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量是（）
　　A.27 mgB.54 mg
　　C.108 mg D.216 mg
　　解析：根據(jù)得失電子守恒寫出電極反應(yīng)式：
　　陰極：4Ａｇ＋＋4ｅ＝4Ａｇ
　　陽極：2Ｈ２Ｏ－4ｅ＝Ｏ２＋4Ｈ＋
　　可知：Ａｇ＋— Ｈ＋
　　 1 ｍｏｌ 1 ｍｏｌ
　　ｘ（1×10－３×0．5－1×10－６×0．5） ｍｏｌ
　　ｘ＝5×10－４ ｍｏｌ
　　則析出銀的質(zhì)量為：
　　5×10－４ ｍｏｌ×108 ｇ·ｍｏｌ－１＝5.4×10－２ g＝
　　54 ｍｇ
　　 四、在產(chǎn)物不確定類題中的應(yīng)用
　　例4.10 g Ｆｅ－Ｍｇ合金溶解在一定量的某濃度的稀硝酸中，當(dāng)金屬完全反應(yīng)后，收集到4．48 Ｌ ＮＯ氣體（設(shè)ＨＮＯ３的還原產(chǎn)物只有ＮＯ）。在反應(yīng)后的溶液中加入足量的ＮａＯＨ溶液，可得多少克沉淀？
　　解析：該反應(yīng)中Ｆｅ的變價無法確定，用常規(guī)法得討論計算。仔細(xì)審題后發(fā)現(xiàn)，Ｍｇ，Ｆｅ失電子數(shù)等于氮元素得電子數(shù)。
　　ｎ失＝ｎ得＝4．48 Ｌ÷22．4 Ｌ·ｍｏｌ－１×3＝0．6 ｍｏｌ
　　Ｆｅ，Ｍｇ失電子后的陽離子所帶正電荷共為0.6 ｍｏｌ，它也等于沉淀該陽離子所需ＯＨ－的物質(zhì)的量。即ｎ（ＯＨ－）＝0．6 ｍｏｌ。
　　ｍ沉淀＝ｍ陽+ｍ（ＯＨ－）
　　＝10 ｇ＋0．6 ｍｏｌ×17 ｇ·ｍｏｌ－１
　　＝20．2 ｇ
　　得失電子守恒的規(guī)律是解氧化還原類題的一把鑰匙，運用電子守恒法可以快速準(zhǔn)確地解決問題，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
　　（作者單位 河北趙縣實驗中學(xué)）