3.电子守恒法(得失电子数相等关系)

3.电子守恒法(得失电子数相等关系) 守恒计算问 守恒计算问题是指利用某种量的相等关系进行技巧计算的一类问题，它是矛盾对立面的统一，是一种宏观稳定的湮灭计算;从微观来看是电子、原子的行为，从宏观来看是化合价 对应对应和质量的结果，电子 化合价，原子 质量，。它的一般解题是设一个未,,,,,,,, 知数，解一元一次方程。守恒问题包括总质量守恒、电荷守恒、电子守恒、原子守恒和总价数相等关系，下面分别讨论之。 三(电子守恒法(得失电子数相等关系) 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。 1、求化合价 ,3-1(用0.1 mol / L的NaSO溶液30 mL，恰好将2×10 mol的还原，则元素X在XO234 还原产物中的化合价是(MCE91) ( D ) A(，1 B(，2 C(，3 D(，4 2-2- 解析:该反应中， 将被氧化为，0.1×30×2,2×，7,x，，x,4 SOSO34 +(已知某强氧化剂RO(OH) 中的R元素被NaSO还原到较低价态。如果还原2.4×2223 ,3+10 mol RO(OH) 至较低价态，需要60 mL 0.1 mol / L的NaSO溶液。那么，R元素被还223 原成的价态是 ( B ) A(,1 B(0 C(，1 D(，2 ,3解析:B。由2.4×10×x,0.06×0.1×2，x,5，5,5,0。应选B。 3(24 mL浓度为0.05 mol / L的NaSO溶液，恰好与20 mL浓度为0.02 mol / L的KCrO23227溶液完全反应，则元素Cr在被还原的产物中的化合价是(MCE95) ( B ) A(，6 B(，3 C(，2 D(0 解析:0.02×0.02×2×(6,x),0.024×0.05×(6,4)，x,3，应选B。 2- 4(250 mL 2,4 mol / L的NaSO溶液恰好把0,2 mol的还原，则X在还原产物中XO2327 的化合价为多少, 解:根据氧化还原反应中电子转移守恒，设X在还原产物中的化合价为x，则有 2,4 mol / L×0,25 L×2,0,2 mol×，6,x，×2，x,3， 答:X在还原产物中的化合价为3。 2、求物质的量 1(将m mol CuS和足量稀HNO反应，生成Cu(NO)、HSO、NO和HO。则参加反2332242应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是 ， C ， 10m2mA. 4m mol B. 10m mol C. mol D. mol 33 解析:m mol CuS共失去电子:2m mol，8m mol,10m mol，CuS每失去3 mol 电子可22 10m还原1 mol HNO，故被还原的HNO为 mol，应选C。 333 2，硫酸铵在强热条件下分解，生成NH、SO、N和HO，反应中生成的氧化产物和还3222 原产物的物质的量之比是(MCE93) ( A ) A(1?3 B(2?3 C(1?2 D(4?3 解析:该反应的氧化产物是N，还原产物是SO，设其物质的量分别为x mol、y mol，22 由电子守恒得:2x×(3,0),y×(6,4)，x?y , 1?3，应选A。 3(在P，CuSO，HO ? CuP，HPO，HSO(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO可氧42334244化P的物质的量为 ( A ) 解析:该反应的氧化剂为P、CuSO，还原剂为P，本题只需CuSO氧化P的物质的量，44 设7.5 mol CuSO氧化P的物质的量为x mol，由电子守恒得:7.5×(2,1),x×(5,0)，x, 1.5，4 应选A。 4(在反应3BrF，5HO,HBrO，Br，9HF，O?，若有5 mol HO作为还原剂时，被323222 还原的BrF的物质的量为 ( D ) 3 410A. 3 mol B. 2 mol C. mol D. mol 33 解析:该反应的氧化剂为BrF，还原剂为BrF、HO，本题只HO还原BrF的物33223 10，质的量，设5 mol HO能还原BrF x mol，由电子守恒得:x×(3,0),5×(2,0)，x,233应选D。 15(往100 mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24 L(状况)氯气，反应完成后溶液中有的3溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。 2+,,2+ 解法一:电子守恒法。由提示知，还原性:Fe,Br，Br已部分被氧化，故Fe已全部被氧化。 设原FeBr的物质的量浓度为x，根据氧化还原反应中，得电子总数等于失电子总数，(12 分)可得: 2.24L1,1(x，2x× )×0.1 L×1,2× x,1.2 mol?L -1322.4L,mol 23+,, 解法二:电中性法。反应后所得溶液中的离子有Fe、Cl和Br(剩余)。 3 22.24L,1 3x,x×2，2×，x,1.2 mol?L。 -1322.4L,mol 6(某温度下，将Cl通入KOH溶液中，反应后得到KCl、KClO、KClO的混合液，经23 ,-ClO测定ClO和个数比为1?2，则Cl与KOH溶液反应时，被还原的氯与被氧化的氯的物23 质的量之比为 ， D ， ,-ClO 解析:设ClO为x个，由题意知，为2x个，它们共失去电子为11x个，由电子得3 ,失守恒知必有11x个Cl生成。所以被还原的氯与被氧化的氯的原子个数比为11x?，x，2x ， ,11?3，应选D。 7(取铁粉和氧化铁的混合物样品14,88 g，加入125 mL稀硫酸，使之充分反应。当固体粉末完全溶解时，收集到3,36 L，标准状况下测定，气体，当向溶液中加KSCN溶液时，溶液不显红色。再用5 mol / L的氢氧化钠溶液中和过量的硫酸，并继续加碱溶液至150 mL，恰好把溶液中的金属阳离子全部沉淀下来。试求: ，1， 原样品中氧化铁的质量分数; ，2， 上述硫酸的物质的量浓度。 解析:本题涉及的反应共有5个，关系错综复杂，所以用常规方法利用化学方程式求解，既繁琐费时又容易出错。若抓住Fe失去电子总数等于FeO和部分HSO得到电子总数这一2324关系，则解法就简单明了。 ，1， 设FeO的物质的量为x，由电子得失守恒关系有:n，Fe，×2,n，FeO，×2，n，H，×232322 3.36L14.88g-x，160g/mol ,x，，得x,0,03 mol 22.4L/mol56g/mol 0.03mol，160g/mol FeO%,×100%,32,26% 2314.88g + ，2， 设HSO的物质的量为y，由题意知HSO最终全部变成NaSO，而Na的来源只242424有NaOH，由元素守恒可得如下关系式: 2NaOH ~ NaSO ~ HSO 2424 0,15 L×5 mol / L,0,125 L×2y y,3 mol / L 3、配平 2++3+1(在xR，yH，O,mR，nHO的离子反应中，化学计量数x, __________。 22 2+解析:氧化剂O得电子总数为2×2e，还原剂R 失电子总数为x×(3,2)e，由电子守2 恒得:2×2,x×(3,2)，x,4。 2(已知反应:AgF，Cl，HO ? AgCl，AgClO，HF，O?，配平后，AgClO系数22323为b，O的化学计量数为c，则AgCl的化学计量数为_________。 2 解析:该反应的氧化剂为Cl，还原剂为Cl、HO，设AgCl系数为x，由电子守恒得:222 x×1,b×5，2c×2，x,5b，4c。 4、求质量 一定条件下,,,,,, 1(在NO，NHN，HO，未配平，的氧化还原反应中，被还原的元素和被xy3 22 氧化的元素质量比是 ， A ， A, 3x?2y B, x?3y C, 5x?2y D, 2x?3y 2y2y 解析:2y,3b，b,，x?,3x?2y。b为氨的物质的量。 33 2(把一铜片投入盛有浓硝酸的烧瓶中，充分反应后，将产生的气体全部吸收到一容器 中。反应完毕，把烧瓶中的溶液蒸干并加热使其完全分解，产生的气体也一并收集到前一容器中。最后，将盛气体的容器倒立在盛水的水槽内，待反应完全后，测得容器内还余下一氧化氮气体0.448 L(标准状况下体积)。若在收集气体过程中，无别的物质进入容器，则参加反应的铜的质量为_________g。 解析:本题涉及的反应有以下几个: Cu，4HNO(浓) , Cu(NO)，2NO?，2HO 33222 x 2x 2Cu(NO) , 2CuO，4NO?，O? 3222 3NO，HO , 2HNO，NO 223 2x0488.L, 2x ,0.02 mol 3224.L/mol x,0.03 mol，Cu的质量为0.03 mol×64 g / mol,1.92 g。 如果按反应顺序，根据各物质在反应中物质的量的关系进行比例计算，是比较繁的。而综观全过程，Cu(NO)、NO和O只不过是一系列氧化还原反应中的中间产物，从整个体系3222 来看，发生了电子转移的物质仅是: 2+Cu,2e —? Cu HNO，3e —? NO 3 这样，根据HNO在反应中得电子总数应等于Cu在反应中失去电子总数，就很容易解3 出此题。 0448.L反应中硝酸还原成NO后失电子:×3,0.06 mol， 224.L/mol 0.06mol所以铜的物质的量为:,0.03 mol，其质量为:0.03 mol×64 g / mol,1.92 g。 2 3(取0,04 mol KMnO固体加热一段时间后，收集到a mol单质气体，此时KMnO的分44解率为x，在反应后的残留固体中加入过量的浓盐酸并加热充分反应又收集到b mol单质气 2+体，设Mn元素全部以Mn存在于反应后的溶液中。 ，1， a，b, ，用x示，; ，2， 当x, 时，，a，b ，取最小值，且最小值为 ; ，3， 当a，b,0,09时，0,04 mol KMnO加热后所得残留固体各是何物质,其物质的量分4 别是多少, 3, ，1， 2KMnO KMnO， MnO， O, 4 24 2 2 0,04x 0,02x 0,02x 0,02x ,a MnO， 4HCl MnCl ， 2HO ， Cl, 2 222 0,02x 0,02x KMnO， 8HCl , MnCl ， 4HO ， 2Cl, ， 2KCl 24 222 0,02x 0,02x 2KMnO， 16HCl , 2MnCl ， 8HO ， 5Cl, ， 2KCl 4 222 5 0,04，1,x， 0,04，1,x，× 2 b b,0,02x，0,04x，0,1,0,1x,0,1,0,04x a，b,0,02x，0,1,0,04x,0,1,0,02x 另解:Mn元素的降低总价,O元素的升高总价，Cl元素的升高总价 0,04×5,a×4，b×2，2a，b,0,1，b,0,1,2a，a，b,0,1,0,02x ，2， x,1，a，b,0,1,0,02×1,0,08 ，3， x,0,5，KMnO:0,04，1,0,5，,0,02 mol，KMnO和MnO各为:0,02，1,0,5，,0,01 4242mol。 5、电极反应 1(实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应:，MCE96,21， 2- 负极:Pb， , PbSO，2e SO44 +2- 正极:PbO，4H，，2e , PbSO，2HO SO2424 今若制得Cl 0.050 mol，这时电池内消耗的HSO的物质的量至少是 ( C ) 224 A. 0.025 mol B. 0.050 mol C. 0.10 mol D. 0.20 mol , 解析:在电解池中，阳极上的电极反应:2Cl,2e,Cl,，要制0.050 mol Cl，在电解池22 +中得失电子为0,10 mol。抓住铅蓄电池内HSO的消耗实质是H的消耗这一特点，用正极反24 ,+应得到关系式:2e , 4H , 2HSO，故转移0,10 mol电子，要消耗0,10 mol HSO，应2424选C。