电子守恒有妙用 巧解计算显奇能

安徽 华雪莹

电子守恒有妙用 巧解计算显奇能

安徽 华雪莹

电子守恒是化学中的一条重要规律，对于有些化学问题，如果能够灵活地运用电子守恒，不仅简捷、快速，而且能够有效地避免错解的发生。下面举例分析，说明电子守恒法在化学计算中的应用。

一、省去中间过程简化运算

例1 3．84g Cu与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2．24L。若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽里，需通入多少升标准状况下的O2才能使集气瓶充满溶液？

解析：Cu失电子数＝被还原的硝酸得的电子数＝氧化硝酸的还原产物NO、NO2消耗的O2得的电子数，省去中间计算，得Cu失的电子数＝氧气得的电子数。则有

本题若采用常规解法，须先求出NO、NO2的物质的量，然后再根据4NO2＋O2＋2H2O ===4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O ===4HNO3。计算出O2的物质的量，并求出其体积。此种解法不仅运算量较大，中间计算多，而且过程繁杂，很容易出错。采用电子守恒法综合考虑，不仅省去了烦琐的中间各步计算，而且快速简捷。

二、在电解类题中的应用

例2 用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6．0变为3．0时（设电解时阴极上没有H2析出，且电解前后溶液体积不变），电极上应析出Ag的质量是（ ）

A．27mg B．54mg

C．108mg D．216mg

解析：根据得失电子相等写出电极反应式：

阴极：4Ag＋===＋4e4Ag

故析出Ag的质量为5×10－4mol×108g·mol－1＝5．4×10－2g＝54mg。

三、判断氧化产物或还原产物的化合价

例3 24mL浓度为0．05mol·L－1的Na2SO3溶液，恰好与20mL浓度为0．02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应，则Cr元素在还原产物中的化合价为（ ）

A．＋6B．＋3

C．＋2D．0

解析：反应中Cr元素的化合价变化为2×（6－x），S元素的化合价变化为6－4＝2。

20×10－3×0．02×2×（6－x）＝24×10－3×0．05×2，则x＝3。应选B。

四、判断元素的原子量

例4 用惰性电极电解M（NO3）n的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生b L氧气（标准状况下），从而可知M的原子量为（ ）

解析：根据得失电子相等，阳极上物质失电子总数等于阳极上物质得电子总数。因每生成1mol O2，电子转移4mol，设金属原子量为M，则有：×4＝×x，解得。应选C。

五、判断消耗溶液的体积

例5 足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO混合气体，这些气体与1．68LO2（标准状况下）混合后通入水中，所有气体被完全吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶液中加入5mol／L NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积为________。

A．60mL B．45mL

C．30mL D．15mL

解析：本题重在考查电子守恒的计算，铜与硝酸反应，铜失去电子，硝酸得到电子生成氮氧化物，反应后这些氮氧化物与氧气作用又变成硝酸，故它们把得到的电子又全部给了氧气，根据电子守恒：n（Cu2＋）×2e－＝n（O2）×4e－

根据化学方程式有：

六、确定物质间的转化

例6 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25mL 0．100mol／L Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl－，则将转化成（ ）

A．S2－B．S

解析：Cl2作为氧化剂将得到电子变成Cl－，而Na2S2O3（其中S显＋2价）作为还原剂将失去电子，S化合价升高，它们转移电子总数守恒。设反应后的S为＋x价，则有：2（x－2）e－×n（Na2S2O3）mol＝2e－×，解得x＝6。故应选D。

七、判断离子的浓度

例7 14g铁粉全部溶于某稀硝酸中，放出NO气体后，称得溶液的质量比原稀硝酸增重8g。已知稀硝酸的体积为1L，且反应中溶液的体积变化忽略不计。求反应后溶液中金属离子的浓度。

解析：n（Fe）＝＝0．25mol，n（NO）＝＝0．25mol。

设溶液中Fe2＋的物质的量为x，Fe3＋的物质的量为（0．25mol－x）。则依据氧化还原反应中得失电子相等得：

2x＋3×（0．25mol－x）＝3×0．20mol，解得x＝0．15mol。

即Fe2＋为0．15mol，Fe3＋为0．1mol。在混合溶液中：

得失电子相等的规律是我们解氧化还原类问题的一把钥匙，巧妙地运用电子守恒法可以快速准确地解决问题，提高我们多视角分析问题、解决问题的能力。

（作者单位：安徽省灵璧县黄湾中学）