得失電子守恒，攻克氧化還原的金鑰匙

汪貴香

(湖北省天門(mén)中學(xué)，湖北 天門(mén) 431700)

得失電子守恒，攻克氧化還原的金鑰匙

汪貴香

(湖北省天門(mén)中學(xué)，湖北 天門(mén) 431700)

得失電子守恒在化學(xué)計(jì)算題中的應(yīng)用非常廣泛，它往往是解決化學(xué)難題的簡(jiǎn)便方法.其中得失電子法，在有關(guān)氧化還原的計(jì)算中應(yīng)用很多，學(xué)生在解題過(guò)程中若能發(fā)現(xiàn)隱藏在題目中的守恒規(guī)律，將可以大大提高解題效率.

得失電子；守恒；氧化還原

應(yīng)用得失電子法解決氧化還原難題，守恒法的重要解題規(guī)律.準(zhǔn)確找出還原劑與氧化劑，并利用它們的得失電子數(shù)確定等量關(guān)系，是解決此類(lèi)題型時(shí)的關(guān)鍵.本文主要從三個(gè)方面對(duì)得失電子法在氧化還原中的應(yīng)用進(jìn)行闡述.

1.確定元素化合價(jià)

確定元素的化合價(jià)，是氧化還原反應(yīng)中有關(guān)電子守恒的考點(diǎn).解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)需弄清楚氧化劑和還原劑中得失電子的元素，再根據(jù)已知的得到的電子數(shù)(失去的電子數(shù))元素，確定未知的元素的化合價(jià).

例1 現(xiàn)有12mL的Na2SO3溶液，其濃度為0.1mol/L,當(dāng)它恰好與0.04mol/L的K2Cr2O7溶液反應(yīng)時(shí)，消耗的K2Cr2O7的體積為10mL，試著計(jì)算鉻元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià).

分析Na2SO3溶液在K2Cr2O7溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且Na2SO3作為還原劑存在，當(dāng)1mol的Na2SO3失去2mol電子時(shí)，K2Cr2O7得電子，由于同一反應(yīng)中各物質(zhì)的得失電子數(shù)相等，根據(jù)此定理可進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.

解假設(shè)Cr在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為x，由得失電子守恒定律可得：12×10-3L×0.1mol/L×(6-4)=10×10-3L×0.04mol/L×2×(6-x).經(jīng)計(jì)算解得：x=+3價(jià)，因此，Cr在還原產(chǎn)物中的價(jià)態(tài)為+3價(jià).

評(píng)注本題考查化學(xué)反應(yīng)中的得失電子守恒規(guī)律，同一化學(xué)反應(yīng)中，氧化物得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)相等.本題中可以根據(jù)S原子失去的電子數(shù)與Cr原子得到的電子數(shù)相等，根據(jù)二者的關(guān)系可求得Cr的化合價(jià).

2.參與反應(yīng)的氧化劑與還原劑的質(zhì)量或物質(zhì)的量

在某些氧化還原反應(yīng)中，有些化學(xué)物質(zhì)在作氧化劑或還原劑的同時(shí)，還體現(xiàn)出其他性質(zhì).因此在書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式或者計(jì)算氧化劑與還原劑之時(shí)，需要根據(jù)得失電子守恒的規(guī)律去做.用這種方法不但可以使得解題過(guò)程簡(jiǎn)單明了，而且可以大大提高準(zhǔn)確率.

例2 稀HNO3與足量的Fe反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

已知生成的NO的體積為11.2L，試計(jì)算參與反應(yīng)的Fe的質(zhì)量和被還原的HNO3的物質(zhì)的量.

分析此反應(yīng)中，F(xiàn)e為還原劑，稀HNO3既作氧化劑又作還原劑.根據(jù)化學(xué)方程式可知被還原的硝酸變成2個(gè)NO，又知總的硝酸為8個(gè)，因此，參與還原的HNO3為2個(gè).通過(guò)相關(guān)的計(jì)量關(guān)系可求得Fe的質(zhì)量及HNO3的物質(zhì)的量.

解假設(shè)參與反應(yīng)的Fe的質(zhì)量為m，被還原的HNO3物質(zhì)的量為n，根據(jù)以2HNO3～2NO 下計(jì)量關(guān)系可知：

3Fe ～ 2HNO3(被還原) ～ 2NO

3×56g ～ 2mol ～ 2×22.4L

m～n～ 11.2L

評(píng)注硝酸與金屬的反應(yīng)，是有關(guān)氧化還原反應(yīng)計(jì)算題的典型例題.由于硝酸的可以還原為多種價(jià)態(tài)，且硝酸既具有氧化性又有酸性，因此，一般涉及到硝酸的計(jì)算題都比較復(fù)雜.計(jì)算這類(lèi)計(jì)算題時(shí)，使用電子守恒法可大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，同時(shí)也可以大大提高解題效率.

3.確定化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量數(shù)

計(jì)算化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)，是化學(xué)反應(yīng)方程式配平題型中的一種.計(jì)量數(shù)的確定，可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)中得失的數(shù)目確定.尤其對(duì)于較復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用得失電子守恒法，不但可以縮短解題時(shí)間，而且可以大大提高解題的正確率.

A.2 B.4 C.6 D.9

分析此化學(xué)反應(yīng)中M作為還原劑失去電子，O2作為氧化劑得到電子.又因?yàn)橥换瘜W(xué)反應(yīng)中，氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)相等，因此可知，M失去的電子數(shù)與O2得到的電子數(shù)相等.

解本題由得失電子守恒可得：2×[0-(-2)]=x×(2-0)，經(jīng)計(jì)算可得x=2，因此本題中M2+前面得化學(xué)計(jì)量數(shù)x為2.

評(píng)注計(jì)算化學(xué)反應(yīng)式中某元素前的計(jì)量數(shù)，是關(guān)于得失電子題型中的主要考查點(diǎn).學(xué)生解決本題的關(guān)鍵是利用得失電子的數(shù)目，建立一個(gè)等量關(guān)系.確定好此等量關(guān)系后，這類(lèi)題目便可迎刃而解.

綜上所述，得失電子守恒規(guī)律，在高中化學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中應(yīng)用極其廣泛，得失電子守恒規(guī)律，往往是解決某些化學(xué)計(jì)算題的有效捷徑.應(yīng)用得失電子守恒法解題，在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)還可以大大提高解題正確率.

[1]周素珍.淺析電子守恒原理在氧化還原反應(yīng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代閱讀(教育版)，2013(10).

[2]郭以飛.例析得失電子守恒在解題中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇,2010(29).

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]

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1008-0333(2017)25-0095-02

2017-07-01

汪貴香(1983.06-)，女，湖北黃岡，中一，大學(xué)本科，從事高中化學(xué)教學(xué).