高中化学：利用电子守恒原理求解氧化还原反应问题

在氧化还原反应中，一种物质获得（或吸引）的电子数等于另一种物质失去（或偏离）的电子数，即在氧化还原反应中，得失电子数守恒。利用得失电子守恒来建立等式是快速解决氧化还原反应计算题的基本方法。

例1、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：铜失去的电子数=被还原的硝酸得到的电子数=还原产物NO、NO₂消耗的氧气得到的电子数，省去中间计算，得：铜失去的电子数=氧气得到的电子数。

则

若用常规解法，应先求出NO、的物质的量，再根据：

计算出的物质的量，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2、24mL 溶液，恰好与20mL溶液完全反应，则铬元素在还原产物中的化合价为（    ）

A. ＋6

B. ＋3

C. ＋2

D. 0

解析：反应中铬元素的化合价变化为，硫元素的化合价变化为6－4=2。则有：

解得x=3

答案：B

例3、将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和混合气体在标准状况下的体积为11.2L，请回答：

（1）NO的体积为__________L，NO₂的体积为__________L。

 （2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a 的NaOH溶液，恰好使溶液中的全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为___________。

（3）使铜与硝酸反应产生的气体在NaOH溶液中全部转化为，至少需要30%的双氧水_________g。

解析：该题题干给出了铜与一定浓度的硝酸反应的情况，要求计算反应后各相关的量，综合性强，有一定难度。抓住反应实质，利用氧化还原反应中得失电子守恒来建立等式，是突破题中难点的关键所在。

对问题（1），由于

=0.5mol，又知；。若设NO的物质的量为x mol，则的物质的量为，根据电子守恒得：

。

对问题（2），由题意知，反应中部分硝酸参加氧化还原反应，其物质的量为0.5mol，部分硝酸未参加氧化还原反应，其物质的量依下式计算：

所以，原硝酸溶液的浓度为：

对问题（3），由于NO和混合气体在NaOH溶液中全部转化为，则。故有。所以，30%的双氧水质量为：。

答案：（1）5.8     5.4   （2）  （3）57.8

例4、往100mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24L（标准状况）氯气，反应完成后溶液中有的溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。

解析：由于还原性：已部分被氧化，故已全部被氧化。

设原的物质的量浓度为x，根据氧化还原反应中得电子总数等于失电子总数，可得：

小结：涉及氧化还原反应的计算问题，其核心就是利用得失电子的物质的量守恒来建立等式，因此，准确找到氧化剂和还原剂得失电子的数目，并利用好总结出的公式是解这类问题的关键。得失电子守恒的规律是我们解氧化还原反应计算题的一把钥匙，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。