電子守恒定律應用于化學計算

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氧化一還原反應是中學化學學習的主線，也是高考必考的考點之一。在氧化一還原反應中遵循電子守恒，即氧化劑得到電子物質的量(或個數)等于還原劑失去電子的物質的量(或個數)。若將電子守恒規律應用來解化學計算題，可以大大簡化我們的計算過程，收到事半功倍的效果。下面通過幾個例題，談談電子守恒定律在化學計算中的應用。

一、在“活潑金屬與酸或水反應產生氫氣”類題中的應用

活潑金屬與酸或水反應產生氫氣這類題很常見，很多學生認為解這類題比較難，我認為根本原因是沒有弄清這類反應的實質：活潑金屬失去電子，+1價的氫得到電子，而金屬失去電子的物質的量等于生成氫氣所需得到電子的物質的量，即n(金屬)xAn==n(氫氣)x2(n(金屬)：金屬的物質的量，An：金屬變化的化合價，n(氫氣)：氫氣的物質的量)

例1A、B是同一短周期的兩種元素，9gA單質跟足量的B的氣態氫化物水溶液反應，產生11．2L氫氣(標準狀況下)，A和B可形成化合物AB，，A原子核里中子數比質子數多1，通過計算確定A、B各為哪種元素。

解析：根據A、B可形成化合物AB，及A單質與足量的B的氣態氫化物水溶液反應產生H2，可知A為金屬元素且在上述反應中化合價表現為+3，n(H：)一11．2L+22．4L／mol-=0．5mol，n(金屬)一9g~Mg·rnol代入上述公式：9g~Mg·molx3-~-0．5molx2，得M一27g／mol，所以A為A1元素，可以進一步確定B為C1元素。

二、在金屬與硝酸反應類題中的應用

例25．12g銅和一定質量的濃硝酸反應，當銅反應完時，共收集到標準狀況下的氣體3．36L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需要通入多少升標準狀況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液?

解析：銅失去電子的物質的量==被還原的硝酸得到電子的物質的量=氧化硝酸的還原產物NO、NO：消耗的氧氣的物質的量，省去中間計算，即銅失去電子的物質的量=氧氣得到電子的物質的量。則有：n(Cu)x2=n(O：)×4，則n(O0=5．12g+64g／molx2x1／4=0．04mol。v(o2)=0．04molx22．4L／mol=0．896L

若用常規解法，應先求出NO、NO：的物質的量，再根據：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，

4NO+30：+2H：O--4HNO，，計算氧氣物質的量，并求出其體積，此方法運算量大，計算步驟多且容易出錯，用電子守恒法綜合考慮，使計算大大簡化。

三、在判斷氧化產物或還原產物化合價類題中的應用

例312mL濃度為0．10mol／L的Na2SO，溶液，恰好與10mL濃度為0．04mol／L的K~Cr207溶液完全反應，通過計算確定元素在還原產物中的化合價。

解析：-在Na：SO3與K~Cr20，發生的氧化一還原反應中，Na2SO，充當還原劑，lmolNa：SO，失去2mol電子，I~Cr20，充當氧化劑得到電子，兩者得失電子的物質的量應相等，即12x10—3Lx0．1Omol／Lx2=lOx10．3Lx0．04mol／Lx2xAn(An為Cr在反應中降低的化合價)，即An=3，所以Cr元素在還原產物中的化合價為：+63=+3。

四、在判斷不熟悉反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比類題中的應用

例4(NH)：SO在強熱條件下分解，生成NH、SO：、N：和H：O，試求反應中生成的SO：和N：的物質的量之比。

解析：常規的解法是先寫出(NH4)：SO在強熱條件下的分解反應方程式，然后配平，最后求解。這種解法耗時比較多，其氧化還原反應方程式的配平是學生學習的一個難點，其二此類題也常出現在學配平方法之前，仔細分析不難發現，SO：是還原產物，N2是氧化產物，那么生成SO：得到電子的物質的量應等于生成N2失去電子的物質的量，又生成lmolSO：得到2mol電子，生成lmolN：失去6mol電子，所以SO：與N：的物質的量之比為3.