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巧用“电子守恒法”解化学计算题
“电子守恒法”是依据氧化还原反应的本质:电子转移(即电子的得失与偏移)。在同一氧化还原反应中转移电子总数的守恒,在原电池和电解池中发生的也是氧化还原反应,因此在同一时间内,正极或阴极上微粒得到的电子数等于负极或阳极上微粒失去的电子数。电子守恒就是依据这种关系来解题的。凡是属于一般的氧化还原反应或电化学中的计算****题,笔者认为均可采用电子守恒法这种计算技巧进行计算。现举例如下:
1 电子守恒法的理论依据:氧化剂得到的电子总数==还原剂失去的电子总数
==氧化剂化合价降低总数==还原剂化合价升高总数
2 典型例题及解题方法对比
【例题1】取相同体积的KI、Na2S、FeBr2溶液,分别通入适量Cl2,当反应恰好完成时,三种溶液消耗Cl2体积相同(同温同压下),则KI、Na2S、FeBr2溶液物质的量浓度之比为( )
A. 2:1:2 B. 2:1:3
C. 6:3:2 D. 3:2:1
解析:由公式c == n / V,溶液的体积相等,则三种溶液中溶质的物质的量浓度之比等于物质的量之比。只要求出三种物质的物质的量之比即可得出结论。而三种溶液分别与***气恰好完全反应,所消耗的Cl2体积相同(同温同压下),由阿伏加德罗定律的涵义并结合公式 pV=nRT得出在同温同压下体积相同的***气,则***气的物质的量必然相等。也就是说,三种物质与***气反应所需的***气是相同的。
解析1:常规方法:由已知反应方程式如下:
2KI + Cl2 == 2 KCl + I2 ,
Na2S + Cl2 == S↓+ 2NaCl
2FeBr2 + 3Cl2== 2FeCl3 + 2Br2
由上述三个化学方程式可知,当***气的量相同时,假设为3个Cl2 ,所需的KI为2×3 ==6(个),所需Na2S 为3个,所需FeBr2为2个,则得出KI、Na2S、FeBr2溶液物质的量浓度之比为6:3:2 ,答案为C 。
0
-2
0
+3
+2
-1
0
-1
解析2:巧用电子守恒法:三个反应均为氧化还原反应,氧化剂均为***气,而氧化剂***气的量是相等的,就意味着氧化剂得电子数是相等的,则还原剂失电子数也是相等的。根据电子守恒的关系,只要知道了每个还原剂得到几个电子,由电子守恒关系即可得出结论。根据每个反应的产物,由KI→I2,I原子的化合价升高1;由Na2S →S,S原子的化合价升高了2;由FeBr2→FeCl3 + Br2,Fe和Br原子的化合价升
高了3。根据以上分析并计算,由电子守恒关系,寻找1、2、3 的最小公倍数6,1×6 ==6,2×3==6,3×2==6所乘数即为6:3:2 ,即答案为C。
分析:两种方法均得出了结论。但第一种常规方法需要写三个氧化还原反应方程式,比较繁琐,而第二种电子守恒方法无需写方程式,只要分析出化合价的变价值即可得出采用简单的数学计算即可得出结论。
【例题2】 mol mol Cl2,再加入含有X2O72−的溶液后,Fe2+恰好完全转化为Fe3+,则反应后X元素的化合价为( )
A. +2 B. +3 C. +4 D. +5
解析1:常规方法计算:利用氧化还原反应式,此题中包含两个反应式,如下
6FeSO4 + 3Cl2