專題提升守恒思想在氧化還原

反應中的應用

化學計算是高中化學教學中不可或缺的部分，在高考試題中占有一定的分值。雖然近幾年高考中計算考試有所淡化，但近觀理科綜合三年高考化學題，每年都對有關守恒法的計算進行考查。其實，高考對計算的考查，更注重基礎、更注重方法。守恒法是解決化學計算問題常用的一種簡便而又準確的方法，在考試時既可節省時間又可提高準確率。所謂守恒，就是指化學反應的過程中，存在某些守恒關系：如質量守恒(原子或原子團守恒)、電荷守恒、得失電子守恒以及一些化學變化前后恒定不變的量。應用守恒關系進行化學解題的方法叫做守恒法。本文從近幾年高考題中選擇有關化學計算中運用守恒法的解題方法，以實例分析。專題概述一、質量守恒法

質量守恒定律：參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成物的各物質的質量總和。依據該定律和有關情況，可得出下列等式：(1)反應物的質量之和＝產物的質量之和。(2)反應物減少的總質量＝產物增加的總質量。(3)溶液在稀釋或濃縮過程中，原溶質質量＝稀釋或濃縮后溶質質量(溶質不揮發)。題型突破

[例1]把ag鐵鋁合金粉末溶于足量的鹽酸中，加入過量的NaOH溶液，過濾出沉淀，經洗滌、干燥、灼燒，得到紅色粉末的質量仍為ag，則原合金中鐵的質量分數為()。A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%

答案：A

[變式訓練] 1.已知Q與R的摩爾質量之比為9∶22，在反應X＋2Y===2Q＋R中，當1.6gX與Y完全反應后，生成4.4gR，則參與反應的Y和生成物Q的質量之比為()。A.46∶9B.32∶9C.23∶9D.16∶9

解析：已知Q與R的摩爾質量比為9∶22，結合方程式可知，反應生成的Q和R的質量比為18∶22，也就是1.6gX與Y完全反應后，生成了4.4gR，同時生成了3.6gQ，消耗Y的質量為3.6g＋4.4g－1.6g＝6.4g。所以參加反應的Y和生成物Q的質量之比為6.4g∶3.6g＝16∶9。

答案：D二、原子守恒法

(1)原子(離子)守恒：化學變化可理解為分子拆分為原子(離子)，原子(離子)重新組合成分子，在此過程中原子(離子)的數目和種類是不變的。從本質上講，原子守恒和質量守恒是一致的，原子守恒的結果即質量守恒。(2)原子守恒的解題基本形式。

解題關鍵：分析化學反應的始態和終態的組成微粒，從中篩選合適的守恒對象——原子(離子)或原子團及其守恒關系。

[例2]38.4mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后，共收集到22.4mL(標準狀況)氣體，反應消耗的HNO3的物質的量可能是()。

解析：經分析Cu與HNO3

反應生成了Cu(NO3)2

和NOx，在反應中HNO3

所起的作用有2種，一種是酸，另一種是氧化劑，由N原子守恒可得：答案：C

[變式訓練] 2.(2016屆安徽合肥一六八中學段考)碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸轉化為氯化銅。高溫下這兩種化合物均能分解成

mL。灼燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的質量是()。A.35gB.30gC.20gD.15g

解析：根據氯元素守恒，2n(氯化銅)＝n(鹽酸)＝0.5×1＝0.5mol，則氯化銅為0.25mol，根據銅元素守恒，氧化銅為0.25mol，質量為0.25mol×80g·mol－1＝20g。

答案：C氧化銅。溶解28.4g上述混合物，恰好消耗1mol·L－1鹽酸500三、電荷守恒法

電荷守恒是指陽離子所帶的電荷總數(各種陽離子所帶電荷數與陽離子物質的量的乘積的代數和)與陰離子所帶的電荷總數(各種陰離子所帶電荷數與陰離子物質的量的乘積的代數和)在數值上相等。

[例3](2016屆黑龍江大慶實驗中學月考)向

FeI2、FeBr2

的混合溶液中通入適量氯氣，溶液中某些離子的物質的量變化如(1)常用于離子方程式正誤的判斷及書寫。

A.線段BD表示Fe3＋物質的量的變化

B.原混合溶液中FeI2的物質的量為1mol

C.當通入2molCl2時，溶液中已發生的離子反應可表示為2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－

D.原溶液中：n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶3∶1－

答案：D[變式訓練]A.11.2gC.19.6gB.16.8gD.22.4g

答案：DA.0.1(b－2a)mol·LB.10(2a－b)mol·LC.10(b－a)mol·LD.10(b－2a)mol·L

(2)溶液呈電中性。

[例4]把

500mL含有BaCl2

和KCl的混合溶液分成5等份，取一份加入含amol硫酸鈉的溶液，恰好使鋇離子完全沉淀；另取一份加入含bmol硝酸銀的溶液，恰好使氯離子完全沉淀。)。則該混合溶液中鉀離子濃度為(

－1

－1－1

－1答案：D[變式訓練]

4.有100mL氯化鎂和氯化鋁的混合溶液，其中c(Mg2＋)為0.2mol·L－1，c(Cl－)為1.3mol·L－1。要使Mg2＋全部轉化為沉淀分離出來，至少需加2mol·L－1NaOH溶液的體積為(

)。

A.65mL

B.72mL

C.80mL

D.128Ml答案：C四、電子守恒法(1)基本內容。

在氧化還原反應中最本質的問題是電子轉移，表現在氧化還原反應的特征上是元素化合價的變化，因此產生了對氧化還原反應定量研究的依據。①電子守恒：氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。②化合價守恒：元素化合價升高總數等于元素化合價降低總數。

③電化學反應：負(陽)極上失電子總數＝正(陰)極上得電子總數＝電極之間轉移的電子總數＝電路中通過的電子數。(2)主要應用。①求化合價。答案：D[變式訓練]

5.24mL濃度為0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好與20mL濃度為0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反應。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則元素Cr在還原產物中的化合價為(

)。

A.＋2B.＋3

C.＋4D.＋5解析：S元素的化合價從＋4→＋6，而Cr元素的化合價將從＋6→＋n(設化合價為n)。根據氧化還原反應中得失電子守恒規律,有0.05mol·L－1×0.024L×(6－4)=0.02mol·L－1×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。答案：B

②求物質的量。

[例6]將

mmolCu2S和足量稀HNO3

反應，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O。則參加反應的硝酸中被還原的硝酸的物質的量是()。A.4mmolB.10mmolC.10m

3molD.2m

3mol

解析：mmolCu2S共失去電子：2mmol＋8mmol=10mmol，Cu2S每失去3mol電子可還原1molHNO3，故被還原的HNO3為10m

3mol。答案：C[變式訓練]6.(2016屆浙江紹興一中期中)amolFeS與bmolFeO投入到VLcmol·L－1的硝酸溶液中充分反應，產生NO氣體，所得澄清溶液的成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4

的混合液，則反應中未被還原的硝酸可能為()。①(a＋b)×63g②(a＋b)×189g③(a＋b)mol④cV－9a＋b

3molA.①④B.②③C.①③D.②④答案：D③配平。

[例7]在xR2＋＋yH＋＋O2===mR3＋＋nH2O的離子反應中，化學計量數x＝__________。解析：氧化劑O2得電子總數為2×2e－，還原劑R2＋失電子總數為x×(3－2)e－，由得失電子守恒得:2×2＝x×(3－2)，解得x＝4。答案：4

[變式訓練]

7.已知反應：AgF＋Cl2＋H2O—→AgCl＋AgClO3＋HF＋O2↑，配平后，AgClO3系數為b，O2的化學計量數為c，則AgCl的化學計量數為________。解析：該反應的氧化劑為Cl2，還原劑為Cl2、H2O，設AgCl系數為x，由電子守恒得：x×1＝b×5＋2c×2，解得x＝5b＋4c。答案：5b＋4cFe3+，也沒有固體殘留，試回答下列問題：④求質量。

[例8]將54.4g鐵和氧化鐵的混合粉末投入足量的稀硫酸中，充分反應后收集到4.48LH2(標況)，并測得溶液中既沒有(1)原混合物中Fe和Fe2O3

的質量分別為________、________。(2)反應后得到______molFeSO4。(1)根據得失電子守恒有：×2＝解析：設原混合物中Fe為xg，則Fe2O3為(54.4－x)g。

x564.4822.4×2＋54.4－x

160×2，

解得x＝22.4，即原混合物中鐵的質量為22.4g，Fe2O3

的質量為：54.4g－22.4g＝32g。(2)由鐵元素守恒知：n(FeSO4)＝n(Fe)＋n(Fe2O3)×2＝

22.4g56g·mol－1＋

32g160g·mol－1×2＝0.8mol。答案：(1)22.4g32g(2)0.8

[變式訓練] 8.14gCu、Ag合金與足量的某濃度的硝酸反應，將放出的氣體與1.12L(標準狀況)O2

混合，通入水中恰好全部被吸收，則合金中Cu的質量是( A.9.6g C.3.2g

)。B.6.4gD.無法計算

解析：從題意可知，Cu、Ag失去的電子轉移給HNO3

中的氮元素，從而生成氮的氧化物以氣體形式放出，但此氣體又與標準狀況下1.12LO2混合后恰好被水完全吸收生成HNO3，故可認為Cu、Ag失去的電子被1.12LO2

所得，而1.12LO2

得電子物質的量為0.2mol，則n(Cu)×2＋n(Ag)×1＝0.2,64×n(Cu)＋108×n(Ag)＝14，兩式聯立解得n(Cu)＝0.05mol，n(Ag)＝0.1mol，則m(Cu)＝3.2g。答案：C

五、體積守恒法

在有的化學反應中，反應前后氣態物質的物質的量不變，即在相同的條件下，反應前后氣體的體積守恒。

[例9]二硫化碳在氧氣里燃燒生成

CO2

和

SO2，將

0.228gCS2

在

448mLO2(標準狀況)中燃燒，將燃燒后的混合氣體恢復到標準狀況，其體積為( A.224mL C.448mL)。

B.112mL D.336mL3O2(g)=====CO2(g)＋2SO2(g)。從上述反應方程式可知：反應前解析：液態的CS2

在O2

中燃燒的化學方程式為：CS2(l)＋燃燒后氣態物質的物質的量無變化，即反應前后氣體的體積守恒。無論在反應過程中O2

是否過量，氣態物質的體積均保持不變，燃燒前后氣體的體積仍為448mL。答案：C[變式訓練]

9.一定質量的液態化合物XY2，在標準狀況下的一定質量的O2中恰好完全燃燒，反應方程式為：XY2(l)＋3O2(g)==XO2(g)＋2YO2(g)，冷卻后，在標準狀況下測得生成物的體積是672mL，密度是2.56g·L－1，則反應前O2

的體積是____________。解析：根據方程式可知，反應前后氣體的體積不變，所以反應前氧氣的體積也是672mL。答案：672mL

1.請配平化學方程式：

FeCl2

＋____K2Cr2O7

＋____HCl===____FeCl3

＋____KCl＋____CrCl3＋____答案：61146227H2O專題訓練NO↑4答案：(1)11(2)624132(3)Fe2(SO4)3A.8∶3B.1∶3C.3∶8D.3∶1

解析：根據得失電子守恒關系可知，2NH3

被氧化，3Cl2

被還原，被氧化的原子與被還原的原子的物質的量之比為1∶3。

答案：B3．在8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl反應中，被氧化的原子與被還原的原子的物質的量之比為()。

答案：B答案：C

6.(2016屆福建龍巖上杭一中期中)某一反應體系中的物質有HCl、SnCl2、H2SnCl6、As、H3AsO3、H2O，其中As是產物之一。(1)寫出并配平該反應的化學方程式：____________________________________。(2)在該反應中，得電子的物質是________(填化學式)，被氧化的元素是________(填元素符號)。(3)在該反應中，每轉移1mol電子，消耗(生成)HCl________mol。

(4)下列敘述正確的是____________(填序號)。

A.在相同條件下，ⅦA族元素陰離子的還原性從上到下逐漸增強解析：(1)根據化合價升降可知：SnCl2中的Sn為＋2價，H2SnCl6中的Sn為＋4價，As為0價，H3AsO3中的As為＋3價，配平可得1