1、1氧化还原反应有关计算中的守恒与方法一、守恒是化学中的一个永恒规律，在氧化还原反应中常涉及的守恒有：（1）电子守恒指氧化剂得到的物质的量（或个数）和还原剂失去电子的物质的量（或个数）相等，即反应前后氧化剂得到电子的总数等于还原剂失去电子的总数。（2）质量守恒指氧化还原反应中反应前后各元素的种类和相应的原子个数不变。（3）电荷守恒是指在离子反应中，所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数，即溶液呈电中性。二、方法对氧化还原反应的有关计算应根据化合价的变化，理清氧化和还原两条线索，以得失电子守恒为切入点，并结合化学方程式和质量守恒列式求解。对于过程相对复杂的氧化还原反应， （连续反应
2、或多个反应并列发生）的计算，可以通过分析反应前后，始终两态涉及的所有物质，找出所有起始物质到终了物质中化合价发生变化的元素，根据化合价升高总数和化合价降低总数相等列式求解，简化解题步骤。【例题 1】在一定条件下的硝酸铵受热分解的未配平的化学方程式为（ ） NH4NO3 HNO3+ N2+ H 2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为：A. 5 : 3 B. 5 : 4 C. 1 : 1 D. 3 : 5【例题 2】12 mL 浓度为 0.1 mol/L 的 Na2SO3 溶液，恰好与 10 mL 浓度为 0.04 mol/L 的 K2Cr2O7 溶液，完全反应，通过计算确定 Cr 元素在还
3、原产物中的化合价。【例题 3】 （09 年全国卷 ）含有 a mol FeBr2 的溶液中，通入 x mol Cl2。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（ ） Ax 0.4a，2Fe 2+ +Cl2 2Fe 3+2ClBx0.6a，2Br + Cl2 Br2+2ClCxa，2Fe 2+ +2Br +2Cl2 Br 2 +2Fe3+ +4ClDx 1.5a，2Fe 2+ +4Br +3Cl2 2Br 2+2Fe3+ +6Cl【例题 4】5.12 g Cu 和一定质量的浓硝酸反应，当 Cu 反应完时，共收集到标准状况下的气体 3.36 L，若把装有这些气体的集
4、气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？【例题 5】15 g 镁铁合金，溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中，当金属完全反应后，收集到标准状况下5.6 L NO 气体（假设硝酸的还原产物只有 NO） ，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，可得多少克沉淀？【例题 6】 （09 上海卷 24）某反应中反应物与生成物有：AsH 3、H 2SO4、KBrO 3、K 2SO4、H 3AsO4、H 2O和一种未知物质 X。（1 ）已知 KBrO3 在反应中得到电子，则该反应的还原剂是 。（2 ）已知 0.2 mol KBrO3 在反应中得到 1mol 电子生成 X，则 X
5、的化学式为 。（3 ）根据上述反应可推知 。a氧化性：KBrO 3H 3AsO4 b氧化性：H 3AsO4KBrO 3c还原性：AsH 3X d还原性：AsH 3X21 解析：分析题意，根据化合价概念，被氧化与被还原的分别是 NH4NO3 中的 NH4+中的 N 原子和 NO3中的氮原子，设被氧化的 N 原子数为 x，则失去电子为 3x，设被还原的 N 原子数为 y，则得到电子为5y，那么 3x 5y，x : y 5 : 3答案：A2 解析：在 Na2SO3 溶液与 K2Cr2O7 溶液发生的氧化还原反应中，Na 2SO3 充当还原剂，1 mol Na2SO3 失 2 mol 电子，K 2Cr
6、2O7 充当氧化剂得到电子，两者得失电子的物质的量相等，即：1210 3 L0.1 mol/L2 10103 L0.04 mol/L2(6x) ，解得：x +3 价。答案：+33 解析： Fe2 的还原性强于 Br ，故根据氧化还原反应的先后顺序知，Cl 2 先氧化 Fe2+，然后再氧化Br 。2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl-，2Br - + Cl2 Br2 + 2Cl-2FeBr2 + 3Cl2 2FeCl3 + 2Br2 。当 x/a0.5 时，Cl 2 仅氧化 Fe2+，故 A 项正确.当 x/a1.5 时，Fe 2+ 和 Br 全部被氧化，D 项正确；当介于两者之间时，
7、则要分步书写方程式，然后进行叠加得总反应。如 B 项，当 x0.5a 时，Cl2 刚好把 Fe2+ 全部氧化，而当 x0.6a，显然 Cl2 还要氧化Br，而选项中没有表示，故错误。答案：B4 解析：铜失去电子的物质的量 被还原的硝酸得到电子的物质的量 氧化还原产物 NO、NO 2 消耗的氧气的电子的物质的量，省去中间计算过程，即可简化为：铜失去电子的物质的量 氧气得电子的物质的量。则有：n(Cu)2 n(O2)4n(O2) 5.12 g/64 gmol 1 2 0.04 molV(O2) 0.04 mo22.4L/mol 0.896 L若用常规方法，应先求出 NO、NO 2 物质的量，再根据
8、：4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3，4NO + 3O 2 + 2H2O = 4HNO3计算出氧气的量，并求出其体积，此方法运算量大，计算步骤多且容易出错，用电子守恒法能使计算过程大大简化。答案：0.896 L5 解析：该反应中铁的价态无法确定，若用常规解法需要进行讨论，但 Mg、Fe 失去电子的物质的量等于氮（N）元素得到电子的物质的量。n(得 )n( 失) 5.6 L/22.4 Lmol1 3 0.75 molMg、Fe 失去电子后，对应的阳离子所带的正电荷共为 0.75 mol，它也等于沉淀生成的阳离子所需 OH 的物质的量，即 n(OH ) 0.75 mol.m(沉淀) m (阳) + m(OH ) 15 g + 0.75 mol17 g/mol 27.75 g答案：27.75 g6 解析：（1）分析化合价知：Error!H 3 H 3Error!O4，元素的化合价升高，所以 AsH3 为还原剂。 （2）设X 中 Br 的化合价为 x，则： 0.2 mol(5x) 1 mol，解得：x 0，所以 X 为 Br2（3）在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，选 a、c。 答案： （1）AsH 3 （2）Br 2 （3）a c
