谈氧化还原反应计算中的技巧

谈 氧化还原反应计算中的技巧

高义军

陕西省洋县中学

“氧化还原反应”理论一直是中学阶段的教学重点，又是难点。但规律也比较多，其中还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子总数是有关计算的灵魂。这一灵魂又称为电子守恒原理。根据这一原理既可配平氧化还原反应方程式，又可进行氧化还原反应的有关计算。现分类归纳如下：

一、确定氧化剂（还原剂）与还原产物（氧化产物）的物质的量

例1、在反应 中（a、b、c、d、e、f是化学计量数），若 被氧化，则被水还原的 的物质的量是（ ）

A. 1.5mol B. 2mol C. 3mol D. 4mol

解析：在上述反应中水作还原剂，氧的化合价由－2→0，则每摩尔水失去2mol电子； 既作氧化剂，又作还原剂，作氧化剂时，溴的化合价从+3→-1，则每摩尔 得到4mol电子，根据守恒原理：

设被还原的 的物质的量为n. 3mol×2=n×4 解得n=1.5mol 故选A

注： 既作氧化剂又作还原剂时电子的得失另当别论。

例2、 晶体受热完全分解，生成氮气、氯化氢、氯化铵和金属铂，在此反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为（ ）

A. 1:2 B. 1:3 C. 2:3 D. 3:2

解析：很显然，在这里确定化合物 中氮和铂的化合价是关键，由于铵根离子显+1价，氯显－1价，故氮元素显－3价，铂元素显+4价； 是氧化产物，每生成1mol 失去2×3mol电子，铂是还原产物，每生成1mol 得到4mol电子，根据电子守恒原理

即 故选C

二、确定产物中被氧化（被还原）元素的化合价

例3、硫代硫酸钠（ ）可作为脱氯剂，已知25.0ml0.100mol·L^-1 溶液恰好能把224ml（标准状况） 完全转化为

离子，则 将被转化成（ ）

A. S^2- B. S C. SO₃^2- D. SO₄^2-

解析：根据题意可知， 作还原剂，硫的化合价为+2价，设产物中硫的化合价为n价，利用电子守恒原理得

25.0×10^-3L×0.100mol·L^-1×2×(n-2)=

解之得 n=6 故选D

例4、用 还原 ，如果还原含有2.4×10^-3mol 的溶液时，消耗0.2mol·L^-1 溶液30ml，则锰元素在产物中的化合价为（ ）

A. +1 B. +2 C. +4 D. +5

解析：反应中每摩尔 作还原剂被氧化成 时，失去2mol电子，设每摩尔 被还原时得nmol电子，根据电子守恒：

0.2mol·L^-1×30×10^-3L×2=2.4×10^-3mol×n

解得n=5 故选B

三、确定某产物的相对分子质量

例5、9.6g镁与含63g 的稀溶液恰好完全反应，生成的还原产物的相对分子质量可能是（ ）

A. 80 B. 46 C. 44 D. 28

解析：根据题意可知，镁与硝酸的物质的量之比为4:10，那么4mol 被氧化成 时要失去8mol电子，而10mol 中肯定有8mol没有被还原。若2mol 共得8mol电子，则氮元素的平均化合价降低4，即在还原产物中氮元素的平均化合价为+1价，产物之一为 ，相对分子质量为44；若只有1mol 得8mol电子，则氮元素化合价降低8个单位，即在还原产物中氮的化合价为－3价，为 ，相对分子质量为80，故选AC

四、确定反应物的物质的量浓度之比

例6：在相同体积的 、 、 溶液中，分别通入足量的 充分反应后，若反应中耗去 的物质的量相同，那么 、 、 三种溶液的物质的量浓度之比为（ ）

A. 6:3:2 B. 2:1:2 C. 4:2:3 D. 3:2:1

解析： + = + ； + = + ；

+ = + ；则每摩尔 、 、 分别失去1 、2 、3 电子，因耗去 的物质的量相同，即三种物质失去电子的物质的量相同，设 、 、 物质的量分别为a、b、c，根据电子守恒：

a=2b=3c 即a:b:c=6:3:2 故选A

五、综合应用

例7、单质铁溶于一定浓度的稀硝酸中，反应的离子方程式如下：

+ + =

（化学计量数均为正整数），请你用已掌握的知识探究以下问题：

⑴、c、g、h的关系式是­­­

⑵、b、c、d、f的关系式是

⑶、d、f、g、h的关系式是

⑷、若a=12,且恰好完全反应，则b的取值范围为 ；c的取值范围为 。

解析：问题⑴是探究c、g、h的关系式，要看到它的实质是考查反应前后N、H、O、原子个数守恒关系，只要抓住恰好完全反应，就可发现下列反应关系：

，

由此可得：c=4g+10h

问题（2）是探究b、c、d、f的关系式，实质是考查离子电荷守恒关系，由电荷守恒得：c-b=2d+3f

问题（3）是探究d、f、g、h的关系式，实质是电子守恒关系，由电子守恒得： 2d+3f=3h+8h

问题（4）要求确定b、c的取值范围，可用极端思维的方法，解决该问题有三个前提条件：①a=12；②恰好完全反应；③化学计量数均为正整数，综合思考可知，产物中既有Fe²⁺,又有Fe³⁺；既有NO，又有N₂O，因此：

只有当“ 、 ”时，b值最小

考虑到a=12 得b=6

只有当“ 、 ”时，b值最大

考虑到a=12 得b=12

故 6＜b＜12 同理可得30＜c＜48