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电子得失守恒,是指在氧化还原反应中,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。无论是自发进行的氧化还原反应,还是原电池或电解池中,均如此。它广泛应用于氧化还原反应中的各种计算,甚至还包括电解产物的计算。
例1.已知某强氧化剂[RO(OH)2]+能被亚硫酸钠还原到较低价态,如果还原含 2.4×10-3mol[RO(OH)2]+的溶液到低价态,需12mL0.2mol/L的亚硫酸钠溶液,那么R元素的最終价态为:
(A) +3 (B) +2( C)+1( D) -1
解析:设R的 最终价态为+x价,依得失电子守恒可列式为:
2.4×10-3(5—x)=12×10-3×0.2(6—4)
解得:x=+3
答案:(A)
例2.3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应,当铜反应完时,共收集到标准状况时的气体2.24L,若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中,需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?
解析:铜失电子数=被还原的硝酸得的电子数=氧化硝酸的还原产物NO,NO2消耗的氧气得的电子数,省去中间计算,得铜失的电子数=氧气得的电子数。
则n(O2)=3.84g÷64g.mol-1×2×1/4=0.03mol
V(O2)=0.03mol×22.4L.mol-1=0.672L
若用常规解法,应先求出NO,NO2的物质的量,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,此方法运算量大,中间计算多且复杂,容易出错,用电子守恒法综合考虑,可省去中间的各步计算,使计算简化。
例3.10gFe-Mg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,收集到标况下4.48LNO气体(设HNO3的还原产物只有NO)。在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,可得多少克沉淀?
解析:该反应中Fe的变价无法确定,用常规法得讨论计算。仔细审题后发现,Mg,Fe失电子数等于氮元素得电子数。
n失=n得=4.48L÷22.4L.mol-1×3=0.6mol
Fe,Mg失电子后的阳离子所带正电荷共为0.6mol,它也等于沉淀该阳离子所需OH-的物质的量。即n(OH-)=0.6mol。
m沉淀=m阳+m(OH-)
=10g+0.6mol×17g.mol-1
=20.2g
得失电子守恒的规律是我们解氧化还原类题的一把钥匙,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。
练习:
1.在某氧化剂中,起氧化作用的是X2O72-离子,已知溶液中0.2 mol该离子恰好能使0.6molSO32-离子完全氧化,则X2O72-离子还原后的化合价为:
A.+1B.+2C.+3D.+4
2.24mL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.+2 D.0
3.一定条件下NH4NO3受热分解的未配平的化学方程式为:
NH4NO3 =HNO3+N2+H2O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
4.将5.6克铁粉溶于过量的稀硫酸中,在加热条件下加入1.01克KNO3晶休氧化溶液中的Fe2+,待反应完全后,剩余的Fe2+尚需0.2mol/L的KMnO4溶液70mL才能完全氧化(已知KMnO4的还原产物为Mn2+)。 求KNO3的还原产物。
5.将3.88克铁粉和氧化铁粉末的混合物,投入50ml的稀H2SO4中,恰好完全反应并放出标况下1.12L氢气,反应后的溶液中不含Fe和Fe3+。求混合物中的Fe和氧化铁的质量。
6. X molMg恰好能溶于含Y molHNO3的稀硝酸溶液中,生成N2O。求此时X与Y的比值为多少?
参考答案:
1.C 2.B 3.A 4.NO 5.Fe:3.08g ; Fe2O3:0.8g6.2:5
(陕西省洋县中学)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
例1.已知某强氧化剂[RO(OH)2]+能被亚硫酸钠还原到较低价态,如果还原含 2.4×10-3mol[RO(OH)2]+的溶液到低价态,需12mL0.2mol/L的亚硫酸钠溶液,那么R元素的最終价态为:
(A) +3 (B) +2( C)+1( D) -1
解析:设R的 最终价态为+x价,依得失电子守恒可列式为:
2.4×10-3(5—x)=12×10-3×0.2(6—4)
解得:x=+3
答案:(A)
例2.3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应,当铜反应完时,共收集到标准状况时的气体2.24L,若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中,需通入多少升标况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?
解析:铜失电子数=被还原的硝酸得的电子数=氧化硝酸的还原产物NO,NO2消耗的氧气得的电子数,省去中间计算,得铜失的电子数=氧气得的电子数。
则n(O2)=3.84g÷64g.mol-1×2×1/4=0.03mol
V(O2)=0.03mol×22.4L.mol-1=0.672L
若用常规解法,应先求出NO,NO2的物质的量,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,此方法运算量大,中间计算多且复杂,容易出错,用电子守恒法综合考虑,可省去中间的各步计算,使计算简化。
例3.10gFe-Mg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,收集到标况下4.48LNO气体(设HNO3的还原产物只有NO)。在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,可得多少克沉淀?
解析:该反应中Fe的变价无法确定,用常规法得讨论计算。仔细审题后发现,Mg,Fe失电子数等于氮元素得电子数。
n失=n得=4.48L÷22.4L.mol-1×3=0.6mol
Fe,Mg失电子后的阳离子所带正电荷共为0.6mol,它也等于沉淀该阳离子所需OH-的物质的量。即n(OH-)=0.6mol。
m沉淀=m阳+m(OH-)
=10g+0.6mol×17g.mol-1
=20.2g
得失电子守恒的规律是我们解氧化还原类题的一把钥匙,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。
练习:
1.在某氧化剂中,起氧化作用的是X2O72-离子,已知溶液中0.2 mol该离子恰好能使0.6molSO32-离子完全氧化,则X2O72-离子还原后的化合价为:
A.+1B.+2C.+3D.+4
2.24mL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.+2 D.0
3.一定条件下NH4NO3受热分解的未配平的化学方程式为:
NH4NO3 =HNO3+N2+H2O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
4.将5.6克铁粉溶于过量的稀硫酸中,在加热条件下加入1.01克KNO3晶休氧化溶液中的Fe2+,待反应完全后,剩余的Fe2+尚需0.2mol/L的KMnO4溶液70mL才能完全氧化(已知KMnO4的还原产物为Mn2+)。 求KNO3的还原产物。
5.将3.88克铁粉和氧化铁粉末的混合物,投入50ml的稀H2SO4中,恰好完全反应并放出标况下1.12L氢气,反应后的溶液中不含Fe和Fe3+。求混合物中的Fe和氧化铁的质量。
6. X molMg恰好能溶于含Y molHNO3的稀硝酸溶液中,生成N2O。求此时X与Y的比值为多少?
参考答案:
1.C 2.B 3.A 4.NO 5.Fe:3.08g ; Fe2O3:0.8g6.2:5
(陕西省洋县中学)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文