例談高考化學(xué)中守恒法在氧化還原計(jì)算中的應(yīng)用

徐俊龍

氧化還原反應(yīng)是貫穿于高中化學(xué)始終的基本化學(xué)反應(yīng)類型，與此相關(guān)的計(jì)算問題在高考中也層出不窮，屬高頻考點(diǎn)，而學(xué)生得分卻不理想。2018年高考考綱中明確描述“了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)。了解常見的氧化還原反應(yīng)。掌握常見氧化還原反應(yīng)的配平和相關(guān)計(jì)算?！毕旅婀P者結(jié)合歷年高考試題，進(jìn)行歸類分析闡述守恒法（主要是針對(duì)電子守恒）在此類計(jì)算中的應(yīng)用問題，希望對(duì)同學(xué)們2018年高考化學(xué)的二輪復(fù)習(xí)備考有所幫助。

一、基本計(jì)算中的守恒法應(yīng)用

根據(jù)（得失）電子守恒，求算氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量或比例，或氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的比例，或求算參加反應(yīng)的某劑占反應(yīng)物的比例，計(jì)算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目及電子轉(zhuǎn)移與物質(zhì)的關(guān)系，確定反應(yīng)前后某一元素的價(jià)態(tài)變化與產(chǎn)物化學(xué)式推斷，方程式配平等。概念找準(zhǔn)，迅速判斷“兩劑、兩產(chǎn)物，兩反應(yīng)、兩性質(zhì)”再按要求或信息作答即可。

【例1】[2016年全國(guó)卷I第28題（4）（5）節(jié)選]NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：

（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是_________。

（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為____。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

【解析】（4）結(jié)合流程圖1，“尾氣吸收”是利用NaOH和H2O2溶液吸收“電解”過程排出的少量ClO2，生成的是NaClO2，則此吸收反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaOH+H2O2+2ClO22NaClO2+2H2O+O2，其中ClO2是氧化劑，H2O2是還原劑，其物質(zhì)的量之比為2 ∶ 1，該反應(yīng)中的氧化產(chǎn)物是O2；（5）注意，兩者做氧化劑的還原產(chǎn)物均是Cl-，根據(jù)電子守恒和有效氯的定義可列式：×4=×2，解得：m=1.57。

【答案】（4）2 ∶ 1；O2；（5）1.57

【評(píng)注】本題中需要緊扣流程，弄懂尾氣是什么？吸收時(shí)發(fā)生什么反應(yīng)，誰(shuí)做還原劑？學(xué)生容易思維定勢(shì)，以為H2O2是氧化劑，其實(shí)早在2013年全國(guó)卷I第27題（3）、2016年四川高考題第8題（5）中均已經(jīng)考過H2O2做還原劑。類似有效氯計(jì)算考查過很多，例如：（A）同質(zhì)量ClO2的消毒效率是Cl2的多少倍；（B）同物質(zhì)的量的ClO2消毒效率是Cl2的多少倍[答案：（A）2.63；（B）2.5]。有關(guān)計(jì)算的關(guān)鍵是抓住電子守恒的數(shù)目（或物質(zhì)的量）的計(jì)算，基本公式有：①氧化劑的物質(zhì)的量×變價(jià)原子的個(gè)數(shù)×化合價(jià)的變化值=還原劑的物質(zhì)的量×變價(jià)原子的個(gè)數(shù)×化合價(jià)的變化值；②轉(zhuǎn)移電子總數(shù)=得電子總數(shù)=失電子總數(shù)。

二、有關(guān)氧化還原滴定的計(jì)算中守恒法應(yīng)用

涉及復(fù)雜氧化還原反應(yīng)或多步驟反應(yīng)時(shí)，同樣需要根據(jù)電子守恒或元素守恒找出關(guān)系量，列出關(guān)系式，再列比例式計(jì)算，即可解決問題。

【例2】（2017年全國(guó)Ⅱ第28題）水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。某課外小組采用碘量法測(cè)定學(xué)校周邊河水中的溶解氧。實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)定原理如下：

Ⅰ.【取樣、氧的固定】 用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn（OH）2堿性懸濁液（含有KI）混合，反應(yīng)生成MnO（OH）2，實(shí)現(xiàn)氧的固定。

Ⅱ.【酸化、滴定】 將固氧后的水樣酸化，MnO（OH）2被I-還原為Mn2+，在暗處?kù)o置5 min，然后用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定生成的I2（2S2+I22I-+ S4）。

回答下列問題：

（1）取水樣時(shí)應(yīng)盡量避免攪動(dòng)水體表面，這樣操作的主要目的是________________________。

（2）“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

（3）Na2S2O3溶液不穩(wěn)定，使用前需標(biāo)定。配制該溶液時(shí)需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、試劑瓶和________；蒸餾水必須經(jīng)過煮沸、冷卻后才能使用，其目的是殺菌、除_______及二氧化碳。

（4）取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用a mol·L-1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點(diǎn)現(xiàn)象為

；若消耗Na2S2O3溶液的體積為b mL，則水樣中溶解氧的含量為 mg·L-1。

（5）上述滴定完成時(shí)，若滴定管尖嘴處留有氣泡會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏________。（填“高”或“低”）

【解析】（1）取水樣時(shí)，若攪拌水體，會(huì)造成水底還原性雜質(zhì)進(jìn)入水樣中，或者水體中的氧氣因攪拌溶解度降低逸出，均會(huì)產(chǎn)生誤差，類比生活中常見的池塘中供氧機(jī)或餐館魚缸里的供氧機(jī)的功效，不難理解，目的見答案所示；（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，Mn（OH）2被O2氧化為MnO（OH）2，由此可得方程式2Mn（OH）2+O22MnO（OH）2；（3）這不是精確配制溶液（因?yàn)榕渲瞥鰜淼娜芤盒枰獦?biāo)定，題目已給信息），不需要容量瓶，在燒杯中粗略配制即可，需要用量筒量溶劑體積；氣體溶解度隨溫度升高而減小，加熱可以除去溶解的O2，避免O2氧化Na2S2O3，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確；（4）該實(shí)驗(yàn)用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定I2，因此終點(diǎn)現(xiàn)象為當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)無變化；根據(jù)得失電子或方程式，可列出關(guān)系式O2～2MnO（OH）2～2I2～4Na2S2O3，則可算得水樣中溶解氧的含量為[（ab×10-3） mol÷4×32 mg·mol-1×103]÷0.1 L=80ab mg·L-1；（5）終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)有氣泡，氣泡占據(jù)液體應(yīng)占有的體積，會(huì)導(dǎo)致所測(cè)溶液體積偏小，最終結(jié)果偏低。

【答案】（1）使測(cè)定值與水體中實(shí)際值保持一致，避免產(chǎn)生誤差；

（2）O2+2Mn（OH）22MnO（OH）2；（3）量筒；氧氣；（4）藍(lán)色剛好褪去；80ab；（5）低

【評(píng)注】水中溶氧量（DO）的測(cè)定是個(gè)老生常談問題，如：2016年江蘇高考第18題（3）、2016年天津高考第9題均與2017年這道題雷同。說明高考題具有一定的延續(xù)性，備考時(shí)需要關(guān)注以前考過的題目。關(guān)于氧化還原滴定及其計(jì)算，需要在復(fù)習(xí)時(shí)把幾種基本滴定原理搞清楚，如用高錳酸鉀滴定其他還原劑如Fe2+、H2C2O4等，把近幾年高考題中此類試題分類訓(xùn)練，直接滴定、間接滴定、返滴、絡(luò)合滴定、沉淀滴定、中和滴定等均可類比，數(shù)字或字母表示來算含量等均需要全方位訓(xùn)練，熟能生巧。

【例3】少量的碘化物可利用“化學(xué)放大”反應(yīng)進(jìn)行測(cè)定。其步驟如下：①在中性或酸性介質(zhì)中先用Br2將試樣中的I-定量地氧化成碘酸鹽，并除去剩余的Br2；②然后加入過量的KI，用CCl4萃取生成的I2（萃取率為100%）；③分去水層后，用肼（即聯(lián)氨N2H4）的水溶液將I2從CCl4中反萃取至水層中轉(zhuǎn)化為I-（肼在該反應(yīng)中生成N2）；④再用過量的Br2氧化，并除去剩余的Br2；⑤加入過量的KI，并酸化；⑥以淀粉作指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（滴定時(shí)S2轉(zhuǎn)化為S4），可求得試樣中I-的含量。

（1）寫出上述過程中所有的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式。

（2）根據(jù)有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，說明經(jīng)上述步驟后，試樣中1molI-可消耗Na2S2O3的物質(zhì)的量是多少？相當(dāng)于“放大”到了多少倍？

（3）若在測(cè)定時(shí)，準(zhǔn)確移取25.00mL含KI的試液，終點(diǎn)時(shí)耗用0.100 mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液20.06 mL，請(qǐng)計(jì)算試液中KI的物質(zhì)的量濃度。

（4）仍取相同體積的上述試液，改用0.100 mol·L-1AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液作滴定劑，加入指示劑，試用最簡(jiǎn)便的方法計(jì)算終點(diǎn)時(shí)所需滴定劑的體積是多少mL。

【解析】本題關(guān)鍵需要理解題目信息，知道每一步發(fā)生的反應(yīng)，然后找出關(guān)系式；（1）①發(fā)生：I-+3Br2+3H2OI+6Br-+6H+；②發(fā)生：I+5I-+6H+3I2+3H2O；③為：N2H4+2I24I-+N2↑+4H+；④與①相同；⑤與②相同，⑥為：2S2+I22I-+ S4；（2）即可得下列關(guān)系式：I-～I(xiàn)～3I2～6I-～6I～18I2～36S2，即1molI-最終生成18molI2（含36molI-），相當(dāng)于放大36倍，耗36mol S2；（3）根據(jù)上述分析即可求解，設(shè)KI物質(zhì)的量濃度為x，則有：

I- ～ 36S2

1mol 36mol

0.025x 0.100×0.02006 mol

求得x=2.23×10-3 mol·L-1；（4）未放大時(shí)則I-～AgNO3，放大后I-～36S2，根據(jù)放大前后比例關(guān)系可知：36c（AgNO3）·V（AgNO3） =c（Na2S2O3） ·V（Na2S2O3），即36×0.100×V（AgNO3）=20.06×0.100，解得V（AgNO3）=0.56 mL

【答案】（1）I-+3Br2+3H2OI+6Br-+6H+；I+5I-+6H+3I2+3H2O；N2H4+2I24I-+N2↑+4H+；2S2+I22I-+ S4；（2）36mol；36倍；（3）2.23×10-3 mol·L-1；（4）0.56 mL

【評(píng)注】本題是經(jīng)典的氧化還原滴定，需要厘清每步發(fā)生的反應(yīng)，利用電子守恒配平方程式，找出關(guān)系量，進(jìn)行計(jì)算。通過上述具體計(jì)算不難理解在（3）和（4）所述的二種方法中，因滴定管讀數(shù)的不準(zhǔn)確性而造成體積測(cè)量的相對(duì)誤差各不相同，由于滴定管讀數(shù)可精確到0.01 mL，相同待測(cè)液若未放大則消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液0.56 mL，放大后滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.06 mL，對(duì)比可知后者誤差更小，準(zhǔn)確度更高。所以“化學(xué)放大”可以測(cè)定低含量的I-，并可降低相對(duì)誤差，提高精確度。

三、元素及其化合物計(jì)算中的守恒法應(yīng)用

在高考化學(xué)試題中的工藝流程題、實(shí)驗(yàn)題、反應(yīng)原理題、乃至有機(jī)題或選擇題中均可能會(huì)出現(xiàn)根據(jù)元素及其化合物的相關(guān)計(jì)算，守恒法也是解題關(guān)鍵。

【例4】（2017年北京卷第27題）SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放。

（1）SCR（選擇性催化還原）工作原理：

① 尿素[CO（NH2）2]水溶液熱分解為NH3和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________。

② 反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式：___________。

③ 當(dāng)燃油中含硫量較高時(shí)，尾氣中SO2在O2作用下會(huì)形成（NH4）2SO4，使催化劑中毒。用化學(xué)方程式表示（NH4）2SO4的形成：________。

④ 尿素溶液濃度影響NO2的轉(zhuǎn)化，測(cè)定溶液中尿素（M=60 g·moL-1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3，所得NH3用過量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和，則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_______。

（2）NSR（NOx儲(chǔ)存還原）工作原理：

NOx的儲(chǔ)存和還原在不同時(shí)段交替進(jìn)行，如圖3所示。

① 通過BaO和Ba（NO3）2的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)NOx的儲(chǔ)存和還原。儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是_________。

② 用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba（NO3）2的催化還原過程，該過程分兩步進(jìn)行，圖4表示該過程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。第一步反應(yīng)消耗的H2與Ba（NO3）2的物質(zhì)的量之比是__________。

③ 還原過程中，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生笑氣（N2O）。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關(guān)。在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時(shí)，得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：______________□15NNO+□H2O

【解析】（1）①尿素[CO（NH2）2]水溶液熱分解為NH3和CO2，結(jié)合原子守恒，可寫出方程式，見答案所示；②根據(jù)圖4所示，NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮?dú)夂退?，根?jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式，見答案所示；③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應(yīng)形成（NH4）2SO4，此反應(yīng)中SO2是還原劑，氧氣是氧化劑，結(jié)合電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式，見答案所示；④吸收NH3的硫酸的物質(zhì)的量為V1×10-3L×c1 mol·L-1-V2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=（V1c1-V2 c2）×10-3mol，根據(jù)化學(xué)方程式為CO（NH2）2+H2O2NH3↑+CO2↑和2NH3+H2SO4（NH4）2SO4；可知尿素的物質(zhì)的量為（V1c1-V2 c2）×10-3mol，則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是[（V1c1-V2 c2）×10-3mol×60 g/mol]÷a g×100%=%；（2）①由圖3所示可知BaO和NOx作用生成Ba（NO3）2，Ba（NO3）2再還原為N2，則儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是BaO；②由圖4所示可知，第一步反應(yīng)為H2與Ba（NO3）2作用生成NH3，1mol Ba（NO3）2作用生成NH3共轉(zhuǎn)移16 mol電子，根據(jù)電子守恒，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為16 mol÷2=8 mol，則消耗的H2與Ba（NO3）2的物質(zhì)的量之比是8 ∶ 1；③在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時(shí)，得到的笑氣幾乎都是15NNO?？芍?5NO與NH3的比例為1 ∶ 1，根據(jù)化合價(jià)的變化以及15NO與NH3的比例可知，還需要O2做氧化劑，結(jié)合電子守恒和原子守恒可得化學(xué)方程式，見答案所示。

【答案】（1）①CO（NH2）2+H2O2NH3↑+CO2↑；

②8NH3+6NO27N2+12H2O；

③2SO2+O2+4NH3+2H2O2（NH4）2SO4；

④%；

（2）①BaO；②8 ∶ 1；③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O

【評(píng)注】本題是一道經(jīng)典信息題，需要結(jié)合文字信息和圖表信息，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行書寫元素及其化合物相關(guān)的方程，體現(xiàn)電子守恒和元素守恒思想，限定條件的陌生方程式書寫和相關(guān)計(jì)算考查較為全面，第（1）④和第（2）難度遞增，很好區(qū)分度，值得老師和學(xué)生們仔細(xì)琢磨，并舉一反三。

四、包含數(shù)學(xué)思想的守恒法應(yīng)用問題

守恒計(jì)算有些也需要有數(shù)學(xué)思想，理解它的數(shù)學(xué)含義，例如：方程思想、分段函數(shù)思想、不等式思想、分類討論思想、數(shù)形結(jié)合思想等結(jié)合守恒法在氧化還原有關(guān)計(jì)算時(shí)也是常用策略。

【例5】將0.08 mol KMnO4固體（質(zhì)量為12.64 g）加熱一段時(shí)間后，收集到a mol O2；向反應(yīng)后殘留的固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到b mol Cl2，此時(shí)Mn元素全部以Mn2+的形式存在于溶液中。

（1）請(qǐng)配平下列方程式： KMnO4+ HCl- KCl+

MnCl2+ Cl2↑+ H2O

（2）上式反應(yīng)中的還原劑是 ，當(dāng)還原劑失去1mol電子時(shí)，氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量為 。

（3） a+b的最大值為 ，a+b最小值為 。

（4）當(dāng) a+b =0.18時(shí)，殘留固體的質(zhì)量為 。

【解析】（1）配平反應(yīng)見答案所示；（2）鹽酸既作還原劑又起到酸的作用，16 mol HCl做還原劑的只有10 mol，6 mol HCl起酸的作用，當(dāng)還原劑失去1mol電子，則得到0.5 mol Cl2；（3）根據(jù)題意和得失電子守恒，最終+7價(jià)錳全部轉(zhuǎn)化為+2價(jià)Mn2+（包括Mn、Mn、MnO2等物質(zhì)中所有Mn均降到+2），則總共得電子為0.08mol KMnO4×5=0.4mol，而失電子的是產(chǎn)生Cl2和O2，amolO2對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)移4amole-，bmolCl2對(duì)應(yīng)2bmole-，則4a+2b=0.4，變形后構(gòu)造一次函數(shù)得：a+b=y=0.2-a，是單調(diào)遞減函數(shù)，最大值為只產(chǎn)生氯氣時(shí)，即a=0時(shí)；則b=0.2，也即：a+b=0.2；a+b的最小值為產(chǎn)生氧氣為最大量時(shí)，根據(jù)方程式第一步KMnO4完全分解可知產(chǎn)生0.04mol O2，即a=0.04時(shí)；根據(jù)得失電子守恒知產(chǎn)生的MnO2還可氧化HCl產(chǎn)生Cl2的量：即b為=0.12，∴a+b=0.16；（4）當(dāng)a+b=0.18時(shí)， 0.2-a=0.18，a=0.02，即：產(chǎn)生氧氣：0.02mol×32g·mol-1=0.64g 由質(zhì)量守恒可求出殘留固體12 g。

【答案】（1）2 16-2 2 5 8；（2）HCl；0.5；（3）0.2；0.16；（4）12g

【評(píng)注】本題第（3）、（4）將得失電子守恒和質(zhì)量守恒巧妙應(yīng)用，將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，只看始態(tài)和終態(tài)，構(gòu)造函數(shù)，用數(shù)學(xué)方法解決化學(xué)實(shí)際問題，值得借鑒。

限于篇幅，本文旨在拋磚引玉，其他還有很多未涉及，例如：電化學(xué)中的計(jì)算、其他化學(xué)反應(yīng)原理中的計(jì)算、復(fù)雜的化學(xué)方程式中的計(jì)算、圖象表征、數(shù)形結(jié)合等本文尚未涉及，同學(xué)們可以嘗試鞏固訓(xùn)練和提高守恒思想的實(shí)戰(zhàn)能力。

強(qiáng)化訓(xùn)練

1.[2014年全國(guó)卷Ⅰ第27題（2）節(jié)選]次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的Ag+還原為銀，從而可用于化學(xué)鍍銀。

（1）H3PO2中，P元素的化合價(jià)為________。

（2）利用H3PO2進(jìn)行化學(xué)鍍銀反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4 ∶ 1，則氧化產(chǎn)物為________（填化學(xué)式）。

2.[ 2015年全國(guó)卷Ⅰ第35題（6）節(jié)選] 準(zhǔn)確稱取所制備的氯化亞銅樣品m g，將其置于過量的FeCl3溶液中，待樣品完全溶解后，加入適量稀硫酸，用a mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定到終點(diǎn)，消耗K2Cr2O7溶液b mL，反應(yīng)中Cr2被還原為Cr3+。樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

3.[2016年全國(guó)卷II第26題（5）節(jié)選]聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2____kg；

4.[2017年全國(guó)卷II第26題（5）節(jié)選]草酸鈣沉淀經(jīng)稀H2SO4處理后，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，通過測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量，滴定反應(yīng)為：Mn+H++H2C2O4→Mn2++CO2+H2O。實(shí)驗(yàn)中稱取0.400 g水泥樣品，滴定時(shí)消耗了0.0500 mol·L-1的KMnO4溶液36.00 mL，則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

5. 在一定條件下，NO跟NH3可以發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O?，F(xiàn)有NO和NH3的混合物1 mol，充分反應(yīng)后所得產(chǎn)物中，經(jīng)還原得到的N2比經(jīng)氧化得到的N2多1.4 g。若以上反應(yīng)進(jìn)行完全，試計(jì)算原反應(yīng)混合物中NO與NH3的物質(zhì)的量可能各是多少？

6. 單質(zhì)鐵溶于一定濃度的硝酸中反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

aFe+bN+cH+dFe2++ f Fe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O（系數(shù)均為正整數(shù)）

（1）c、g、h的關(guān)系式是___________________________。

（2）b、c、d、f的關(guān)系式是_________________________。

（3）d、f、g、h的關(guān)系式是________________________。

（4）若a=12，鐵和硝酸恰好完全反應(yīng)，則b的取值范圍是_____。c的取值范圍是____。

7. 對(duì)一定量的KClO3加熱，部分僅發(fā)生分解反應(yīng)生成O2和KCl，且KClO3的分解率為x，然后向殘留固體中加入足量的濃硫酸并加熱，使之僅發(fā)生如下反應(yīng)（未配平）：KClO3+KCl+H2SO4Cl2↑+KHSO4+H2O，假設(shè)起始KClO3為a mol，僅考慮發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)，且生成O2和Cl2（兩種氣體均不為零）的總物質(zhì)的量為y mol，求x在不同取值范圍時(shí)的y的值。

參考答案

1. （1）+1；（2）H3PO4（或HPO3）；2. ×100%；3. 1；4. 45.0%；5.（1）若NO過量，則n（NH3）=0.2 mol；n（NO）=0.8 mol；（2）若NH3過量，則n（NO）=0.3 mol ；n（NH3）=0.7 mol；

6. （1）c=4g+10h；（2）c-b=2d+3f；（3）2d+3f =3g+8h；（4）6

解析：本題考查守恒法與極端假設(shè)法的應(yīng)用； （1）根據(jù)Fe元素守恒可得a=d+f……①；N元素守恒有：b=g+2h……②；O元素守恒有：3b=g+h+k……③；H元素守恒有：c=2k……④；將②代入③可得：2g+5h=k……⑥，將④代入⑥可得：c=4g+10h；（2）電荷守恒有：c-b=2d+3f；（3）電子守恒有：2d+3f=3g+8h；（4）把總反應(yīng)拆成：Fe+NO-3+4H+= Fe3++NO↑+2H2O……①；3Fe+2NO-3+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O……②；8Fe+6NO-3+3OH+=8Fe3++ 3N2O↑+15H2O……③；4Fe+2NO-3+10H+=4Fe2++N2O↑+5H2O……④；分別將Fe對(duì)應(yīng)的計(jì)量數(shù)12代入方程式，求得b，c的計(jì)量數(shù)最大值和最小值，取其中間即可，注意不能取等號(hào)，因?yàn)楦饔?jì)量數(shù)均為正整數(shù)，故答案如下：

（1）c=4g+10h；（2）c-b=2d+3f；（3）2d+3f =3g+8h；（4）6

7. （1）當(dāng)x=時(shí)，KClO3與KCl正好反應(yīng)，y=ax +ax=a；（2）當(dāng)0

解析：本題根據(jù)方程式，找出分界點(diǎn)，構(gòu)造分段函數(shù)，求解。

首先發(fā)生反應(yīng)為：2KClO32KCl +3O2↑……①

起始： a mol 0 0

變化： ax mol ax mol 1.5ax mol

剩余： a（1-x） mol ax mol 1.5ax mol

然后反應(yīng)為：

KClO3+5KCl+6H2SO43Cl2↑+6KHSO4+3H2O……②

起始： a（1-x） mol ax mol 0

當(dāng)反應(yīng)②恰好完全反應(yīng)，作為分界點(diǎn)來討論，即： =時(shí)，兩者按反應(yīng)②來恰好反應(yīng)，解得x=，即KClO3與KCl正好反應(yīng)，y=ax +ax=a；當(dāng)0

責(zé)任編輯 李平安