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1、浅议氧化还原反应中电子守恒应用 浅议氧化还原反应中电子守恒应用 【摘要】氧化还原反应是中学化学中的核心理论知识,对于学习元素及其化合物知识有直接的指导作用。本文举例分析了氧化还原反应的电子守恒规律及应用。 【关键词】氧化还原反应电子守恒规律应用 氧化还原反应知识历来就是高中化学的重点和难点,也一直是高考的热点。如高考题目中长盛不衰的配平化学方程式,或离子方程式,,原电池中书写电极方程式等等。氧化还原反应是中学化学中的核心理论知识,贯穿于中学化学的始终,对学习元素及其化合物知识有直接的指导意义,在化学知识结构中具有举足轻重的地位。学
2、习和掌握氧化还原反应的概念和理论,熟悉氧化还原规律及应用,对于加深氧化还原反应的理解有着重要的意义。而且常常使繁琐计算变得简洁直观。现就笔者教学经验选取几例来加以说明。 例1,将10g铁粉置于40mlHNO3溶液中,微热,反应过程随着HNO3浓度的降低生成气体的颜色由红棕色变为无色。充分反应后,共收集1792ml,标准状况下,NO、NO2的混合气体,溶液中还残留4.4g固体。 (1)求该反应中被还原和未被还原的HNO3的物质的量之比。 1 (2)求原HNO3溶液物质的量浓度。 (3)求NO、NO2体积比。 【解析】(1)显然铁
3、粉过量,应该生成亚铁盐即Fe(NO3)2,由化合价可知这部分N元素是化合价未改变的即是未被还原的,而生成气体中的氮原子则是被还原的。由氮原子守恒可知, 2×(10-4.4)/56,1.792/22.4=5:2 (2)由N原子守恒可知,硝酸中的N原子等于硝酸亚铁中N原子和气体中的氮原子的物质的量之和。所以有n(HNO3)=n(N)=2n[Fe(NO3)2]+n(气)=2×(10-4.4)/56+1.792/22.4=0.28mol C=0.28/0.04=7mol/L (3)若只生成NO应当转移0.08×3=0.24mol电子,若只
4、生成0.08molNO2则转移0.08mol电子,由0.1molFe生成0.1mol亚铁离子转移0.2mol电子,结合十字交叉法, 以上求解省略了分别生成NO2和NO讨论情况,方法亦很新颖。说明有关硝酸和金属的氧化还原的计算往往是利用N原子守恒或电子守恒求解显得干净利落。 例2,已知反应:, 和。往500毫升溶液中缓缓通入标况下的氯气6.72升,充分反应后溶液中有一半被氧化成。求原来溶液中的浓度为多少摩/升? 2 【解析】根据氧化还原反应强弱和难易规律可知,Fe2+>Br->Cl-。1molFe2+变成1molFe3+失去1mo
5、l电子,而1molBr-离子变成1/2molBr2失去1mol电子,而1molCl2变成2molCl-离子,得到2mol电子。设FeBr2为xmol,根据得失电子守恒有,x×1+2x×= 解得,x=0.3mol,则FeBr2溶液物质的量浓度为c=0.3/0.5=0.6mol/L 此例变形有,,09年全国高考题, 含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。下列各项为通Cl2过程中,溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是 A,x,0.4a,2Fe2++Cl2,2Fe3++2Cl- B,x,0.6a,2Br,+Cl2,B
6、r2+2Cl, C,x=a,2Fe2，+2Br,+2Cl2,Br2+2Fe3，+4Cl, D,x=1.5a,2Fe2，+4Br,+3Cl2,2Br2+2Fe3，+6Cl, 可采用极值法,若Cl2只氧化亚铁离子,只需0.5amol。[2Fe2++Cl2,2Fe3++2Cl-] 若先氧化亚铁离子,再将溴离子完全氧化,则需Cl21.5amol。A选项中x<0.5a显然只氧化亚铁离子,正确,B选项应将所有亚铁离子氧化后,再氧化一部分溴离子,由电子守恒可知[5Fe2，+Br,+3Cl2,1/2Br2+5Fe3，+6Cl 3 ,,或10F
7、e2，+2Br,+6Cl2,Br2+10Fe3，+12Cl,]。明显B错误。C选项amol氯气可提供2amol电子,而amol亚铁离子仅需amol电子,所以还能氧化amol溴离子,故C正确。而D选项见分析过程。 所以选择B选项 例3,已知在1000?的高温下可分解成和,现取分解后的气体5升,完全燃烧时需要相同状况下的氧气14升,则在高温下分解时的分解率为多少? 【解析】分析方程式C2H6?C2H4+H2注意系数规律 1mol1mol1mol 设有xLC2H6,yLC2H4和yLH2 1molC2H6变成2molCO2,C元素化
8、合价由-3变成+4价,失去14mol电子。 1molC2H4变成2molCO2,C元素化合价由-2变成+4价,失去12mol电子。 1molH2变成1molH2O,氢气失去1mol电子。
