淺談守恒思想在氧化還原反應(yīng)計(jì)算題中的應(yīng)用

陳海燕

摘要：在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中，守恒思想是非常重要的一種解題方法，如果學(xué)生能夠深刻認(rèn)識(shí)到守恒思想的本質(zhì)，巧用守恒思想來(lái)解決化學(xué)題目，定會(huì)起到事半功倍的效果。對(duì)于近些年的高考化學(xué)試題進(jìn)行觀(guān)察也能夠看出高考在守恒思想知識(shí)點(diǎn)方面所設(shè)置的考題分值也越來(lái)越大，這足以表明我們廣大的高中生應(yīng)巧用守恒思想，仔細(xì)摸索守恒思想在高中學(xué)習(xí)解題中的運(yùn)用技巧時(shí)的重要意義。本文主要對(duì)于常見(jiàn)的幾種守恒思想，如普通反應(yīng)的得失電子守恒問(wèn)題、多步反應(yīng)的得失電子守恒問(wèn)題以及微粒先后反應(yīng)時(shí)的得失電子守恒問(wèn)題的運(yùn)用技巧進(jìn)行介紹，同時(shí)結(jié)合相關(guān)題目加以說(shuō)明，以期能為高中生在運(yùn)用守恒思想時(shí)提供一些參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電子守恒；氧化還原反應(yīng)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）21-024-1

筆者對(duì)近些年來(lái)的化學(xué)高考題目進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)守恒思想知識(shí)點(diǎn)方面在考題中所占的分值比例越來(lái)越大。而守恒思想在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中是必不可少的一種方法，如果我們廣大的高中學(xué)生能夠掌握守恒思想的本質(zhì)，抓住題目設(shè)置中相關(guān)變化的始態(tài)與終態(tài)，而忽略中間所進(jìn)行的過(guò)程，就可以快速建立起等式關(guān)系，簡(jiǎn)化解題思路，迅速得出正確答案，起到事半功倍的效果。因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確運(yùn)用守恒思想進(jìn)行高中化學(xué)解題。筆者現(xiàn)將這些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

一、普通反應(yīng)的得失電子守恒問(wèn)題

高中化學(xué)的選擇題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)求產(chǎn)物化合價(jià)或者求反應(yīng)前后某原子被氧化和被還原之比的問(wèn)題，此類(lèi)問(wèn)題往往是以一個(gè)普通的反應(yīng)為背景而設(shè)置問(wèn)題的。此時(shí)許多學(xué)生往往會(huì)通過(guò)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行分析和解題，而該類(lèi)題型中雖然是一些普通反應(yīng)，但在許多問(wèn)題中的化學(xué)方程式不能很好的寫(xiě)出，此時(shí)學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)只能望洋興嘆，無(wú)從下手。

例1在某種氧化劑中，X2O2-7是起氧化作用的。溶液中02mol的X2O2-7恰好能完全氧化0.6mol SO2-3，則X2O2-7被還原后的化合價(jià)為（）

A.+1B.+2C.+3D.+4

解析：由題意得，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)X2O2-7離子中的X的化合價(jià)為+6，假設(shè)X2O2-7離子被還原后X的化合價(jià)為+n，而SO2-3離子被氧化成SO2-4，因此其中的S元素的化合價(jià)由+4轉(zhuǎn)變?yōu)?6。根據(jù)電子守恒思想，可得化合價(jià)升降的總數(shù)相等的，即0.2mol×2×（6-n）=0.6mol×（6-4），解得n=3。故本題選擇C。

點(diǎn)撥：本題如果按照固有的思維（運(yùn)用方程式進(jìn)行解題）而無(wú)法解答，因?yàn)樵擃}根本就無(wú)法寫(xiě)出此氧化還原反應(yīng)的方程式。而通過(guò)解答過(guò)程，我們可以發(fā)現(xiàn)運(yùn)用電子守恒思想解題則很高效。此外需要特別注意的是，本題在列式0.2mol×2×（6-n）=06mol×（6-4）時(shí)，很容易在前部分少×2，此也是本題的一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)。

二、多步反應(yīng)的得失電子守恒問(wèn)題

高考化學(xué)命題者為了提高試題難度，往往在有些試題中，涉及到多個(gè)反應(yīng)過(guò)程，其中涉及到的氧化還原反應(yīng)也多，數(shù)量關(guān)系比較復(fù)雜。此時(shí)如果用常規(guī)方法解題往往會(huì)比較困難，若抓住得電子的總數(shù)與失電子的總數(shù)是相等的這一原理，即電子守恒思想，則解題往往就會(huì)變得很簡(jiǎn)單。

例2將27.2g的Fe與Fe2O3混合物與足量的稀H2SO4充分反應(yīng)。當(dāng)固體粉末全部消失時(shí)，氣體瓶中收集到了2.24L的氣體（標(biāo)況下），此時(shí)向溶液中加入KSCN，溶液并沒(méi)有顯示出血紅色，求混合物中Fe2O3的含量。

解析：Fe和Fe2O3與稀H2SO4發(fā)生的離子反應(yīng)為：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，設(shè)nFe=x，nFe2O3=y，根據(jù)Fe+2H+=Fe2++H2↑可得，生成0.1mol的H2需要0.1mol的Fe。根據(jù)電子守恒及質(zhì)量守恒可得：56x+160y=27.2（2-0）×（x-0.1）=2y×（3-2），解得x=0.2y=0.1。Fe2O3的質(zhì)量為mFe2O3=nFe2O3×MFe2O3=16g，所以物中Fe2O3的含量為16g27.2g×100%≈58.8%。

點(diǎn)撥：通過(guò)本題的解題過(guò)程，我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然過(guò)程中寫(xiě)出了反應(yīng)方程式，但是其并不是解題的關(guān)鍵，方程式只是起到了輔助作用。而關(guān)鍵在于運(yùn)用電子守恒和質(zhì)量守恒列式，從而進(jìn)行計(jì)算。此外在解答多步反應(yīng)的問(wèn)題時(shí)還需要特別注意的是，一定要理清具體的反應(yīng)過(guò)程，不要有遺漏。

三、微粒先后反應(yīng)時(shí)的得失電子守恒問(wèn)題

在有一些反應(yīng)中，有可能某個(gè)物質(zhì)能夠氧化或者還原兩種或者兩種以上的微粒，而其中當(dāng)氧化時(shí)一定是強(qiáng)還原劑先被氧化；而當(dāng)還原時(shí)，則一定是氧化劑先被還原。因此可見(jiàn)并非同時(shí)發(fā)生反應(yīng)的。但要想知道其中被氧化或者被還原到什么地步，則其是由還原劑或者氧化劑的量所決定的，而在具體計(jì)算時(shí)可以用電子守恒思想解題。

例3某溶液中微粒的還原性和氧化性的強(qiáng)弱順序關(guān)系為：還原性：

HSO-3>I-，氧化性IO-3>I2>SO2-4，往含有xmolNaHSO3的溶液中逐滴KIO3溶液。加入的KIO3和析出的I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示，則x=mol。

解析：根據(jù)題干的已知條件可得，一開(kāi)始加入KIO3時(shí)，最先與IO-3反應(yīng)的是HSO-3，其還原產(chǎn)物為I-，氧化產(chǎn)物為SO2-4。當(dāng)HSO-3反應(yīng)完后，b→c發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為IO-3+5I-+6H+=3I2+3H2O。所以從0→b參加反應(yīng)的HSO-3的物質(zhì)的量可利用電子守恒得，nHSO-3×2e-=nIO-3×6e-，即x×2=1×6，解得x=3。

點(diǎn)撥：解答本題的關(guān)鍵就是通過(guò)題干中的所給出微粒的氧化性和還原性的強(qiáng)弱，從而確定哪個(gè)物質(zhì)先反應(yīng)，哪個(gè)物質(zhì)后反應(yīng)。然后在運(yùn)用電子守恒思想進(jìn)行解題。但在運(yùn)用此思想解題時(shí)，要對(duì)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中對(duì)應(yīng)的每個(gè)階段分析清楚。

綜上所述，在高考化學(xué)中可能會(huì)遇到比較復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)的計(jì)算題，但是無(wú)論多復(fù)雜、難度系數(shù)多高，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生始終把握電子守恒思想。此外學(xué)生還需要糾正一遇到該類(lèi)型的計(jì)算題就要列方程式進(jìn)行計(jì)算的錯(cuò)誤思想，當(dāng)然糾正該思想不可能一蹴而就，還需要學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，多運(yùn)用電子守恒來(lái)解題。endprint