氧化还原反应计算中的两种方法.doc

氧化还原反应计算中的两种方法（课程改革与教学实践方法与技巧）李立纪上海市曹杨中学 上海市 200333一、摩尔电子质量法（一）、什么是摩尔电子质量？摩尔电子质量：转移1mol电子所需要某物质的质量，用Me表示。（单位：克/摩尔电子、g/mole）。可表示为：摩尔电子质量=、Me= （g/mole）对于某具体物质而言，摩尔电子质量又等于该物质的式量与该物质在发生氧化还原反应时化合价的改变量之比值。即：摩尔电子质量=（克/摩尔电子）注：如果是混合物转移1mol电子所需要的质量则为该混合物的平均摩尔电子质量，用表示。例1：求钠、镁、铝的摩尔电子质量？解：Na、Mg 、Al 在发生氧化还原反应时，表现出来的化合价分别为：+1、+2、+3，所以，他们的摩尔电子质量分别为：23/1=23g/mole、24/2 =12g/mole、27/3 =9g/mole例2：求铁、铜的摩尔电子质量？解：由于铁与铜有可变化合价，因此在不同的氧化还原反应中所表现出的化合价不同，摩尔电子质量也不同：当铁为+2价时，Me=56/2 =28g/mol e、+3价时，Me=56/3 =18.67g/mole铜也一样，摩尔电子质量有两种，分别为：64g/mole和32g/mole 。例3：已知Cu2S与足量稀HNO3反应,生成物为Cu(NO3)2、H2SO4、NO、H2O。求Cu2S和HNO3的摩尔电子质量。解析：Cu2S在此反应中化合价共改变了10价，HNO3 在反应中化合价共改变了3价，所以Cu2S的摩尔电子质量=160/10=16g/mole；HNO3 的摩尔电子质量=63/3=21g/mole（二）、摩尔电子质量的应用例1：将两种金属单质混合物13g,加到足量稀硫酸中,共放出标准状况下气体11.2L,这两种金属可能是 （ ） A.Zn和Fe B.Al和Zn C.Al和Mg D.Mg和Cu解析：因为13g金属混合物共产生氢气11.2L，即0.5mol，所以金属共失去电子1mol。两种金属单质混合物的平均摩尔电子质量=13/1=13g/mol e。又因为Mg 、Al 、Zn、Fe 的摩尔电子质量分别为：12、9、32.5、28。而CU不反应，可看作无穷大。所以组合中必有一种金属的摩尔电子质量大于13g/mole，一种金属的摩尔电子质量小于13g/mole。 答案:BD。例2：ClO2 具有很强的氧化性，因此，常被用作消毒剂，其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的 倍。解析：因为摩尔电子质量的含义就是单位摩尔电子所需物质的质量，与单位质量得到的电子数恰好成反比，因此其消毒效率之比与摩尔电子质量成反比：Me（Cl2）/Me（ClO2）=71/2 ：67.5/5 =2.63 答案：2.63倍例3：等质量的Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应，生成H2的质量比为 （ ） A、1：1：1 B、1：2：3 C、23：12：9 D、1/23 ：1/12 ：1/9解析：生成H2的质量与金属失去的电子数多少成正比。因为n（电子）=m/Me，所以，质量相等的金属反应后产生的H2质量之比与金属的摩尔电子质量的倒数比。即：1/23 ：1/12 ：1/9 答案：D例4：不溶于水的氧化亚铜可溶于含H2SO4的Fe2(SO4)3溶液中，其化学方程式为：Cu2O + Fe2(SO4)3 + H2SO4 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O。此时生成的FeSO4可以用KMnO4和H2SO4的混合液完全氧化，反应中还原产物为MnSO4。通过计算来测定Cu2O的含量。问：每消耗0.1 mol/L的KMnO4溶液1 mL，相当于Cu2O的质量。解析：n（电子）=0.1110-35=510-4mol。Cu2O的摩尔电子质量=144/2=72g/mole所以，m（Cu2O）=Me（Cu2O）n（电子）=72510-4103=36mg 答案：36mg例5：有一硝酸盐晶体的化学式为M(NO3)xnH2O，相对分子质量为242。取1.21g该晶体溶于水，配成100mL溶液，将此溶液用石墨电极电解，当有0.01mol电子发生转移时，溶液中金属离子全部析出，经称量阴极增重0.32g。试计算：（1）金属M的相对原子质量和x、n的值。（2）电解后溶液的pH值（电解过程中溶液体积变化忽略不计）。解析：（1）该晶体的摩尔电子质量=242/x =1.12/0.01；所以x=2 M的相对原子质量=M的摩尔电子质量化合价=（0.32/0.01）2=64n =242-（64+622）/18=3 （2）由电子电荷守恒得：n（H+）=n（电子）=0.01molc(H+)=0.01/0.1=0.1mol/L pH=1答案：（1）64 、2、3 （2）1 二、电子得失守恒法电子得失守恒法的计算原理是利用氧化还原反应中，氧化剂与还原剂得失电子相等来建立等式的有关计算。这也是氧化化还原计算中的主要类型。其关键是把氧化还原反应中转移的电子作为计算的桥梁。所以我们可以总结出以下计算公式：电子的物质的量=氧化剂（或还原剂或氧化产物或还原产物）的物质的量氧化剂（或还原剂或氧化产物或还原产物）的化合价的改变总量。即：n(e)=n(某物质)化合价。注：某物质是指氧化剂（或还原剂或氧化产物或还原产物）例1. 0.6molCu2S与足量稀HNO3反应,生成物为Cu(NO3)2、H2SO4、NO、H2O，则被还原的HNO3的物质的量为 。解析：根据计算公式：n(e)=n(某物质)化合价。n(HNO3)化合价=n(Cu2S)化合价, n(HNO3)3=0.610, n(HNO3)=2mol答案：2mol例2. 某元素的原子量为59，在其氧化物中该元素的质量分数为71%，则它的化合价（ ） A、+1 B、+2 C、+3 D、+4解析：假设氧化物有100g，则某元素为71g，氧元素29g。可看作该元素单质71g与29氧气恰好反应。根据电子得失守恒得：n(e)=n(某元素)化合价=n(O2)化合价所以，该元素的化合价= n(O2)化合价/ n(某元素)=（2932）4/（7159）=3答案：C例3.氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式：NO34H3eNO2H2OKMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质（甲）能使上述还原过程发生。反应中若产生0.2mol气体，则转移电子的物质的量是 mol。解析：n(e)=n(某物质)化合价=0.23=0.6mol 答案：0.6mol例4. 向100mL的FeBr2溶液中通入标准状况下Cl2 3.36L，Cl2全部被还原（2Fe2Br2 2Fe32Br），测得溶液中c(Br)c(Cl)，则原FeBr2溶液的物质的量浓度是 （ ）A0.75 mol/L B1.5 mol/L C2 mol/L D3 mol/L解析：假设FeBr2的物质的量浓度为x mol/L，n(Br-)=0.2x mol。由题意知参加反应的Br-应为：0.2x-3.362/22.4=0.2x-0.3mol，又电子得失守恒得：n(Fe2+)1+n(Br-)1=n(Cl2)2 即：0.1x+0.2x-0.3=0.152，解得：x=2mol/L 答案：C例5. 用铂电极电解500 mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，一段时间后，在两极上均生成11.2 L（S.T.P）气体，则原溶液中Cu2+的物质的量浓度为 （ ）A.0.5 mol/L B.1 mol/L C.2 mol/L D.无法确定解析：阴极产物为：Cu、H2 ；阳极产物为：O2，由电子得失守恒得：n(Cu2+)2+n(H2)2=n(O2 )4, n(Cu2+)=(0.54-0.52)/2=0.5molc(Cu2+)=0.5/0.5=1mol/L 答案：B三、练习1、有三种都能跟盐酸反应的金属共12g，跟足量盐酸反应后，可生成氢气11.2L（在标准状况下），这三种金属可能是下列中的 （ ）A. Na、Mg、Zn B. Na、Mg、Fe C. Mg、K、Cu D. Na、Mg、Al2、有銣和另一碱金属合金6.0g，与足量水作用得2.24升（标况）H2 ，则另一种碱金属可能是 ALi BNa CK DCs （ ）3、两种金属的混合物4g与足量的氯气反应后，固体增重7.1g，等质量的该金属混合物投入到足量的盐酸中，产生氢气的体积为2.24L（S.T.P）。则该两种金属可能是 （ ） ACu、Al BMg、Fe CZn、Al DMg、Zn4、 有Mg、Al、Fe、Cu四种金属，若两两混合，取混合物26g与足量稀硫酸反应，产生标准状况下H211.2L，此混合物的可能组合的方式最多有 （ ） A2种 B3种 C4种 D5种5、镁、铝、铁三种金属分别跟4molL 0.05L盐酸反应时，若放出的氢气的质量相等， 则下列说法中肯定不正确的是 （ ） A三种金属质量相同，且均不足量 B三种金属质量不同，但均为过量 C三种金属的物质的量相同 D三种金属均不足量，其质量比为129286. bg某金属与足量的稀硫酸反应，生成该金属的三价正盐和ag氢气，则该金属的相对原子质量 （ ）A B. C. D. 7.把含有FeBr2、FeI2各a mol的稀溶液等分成两分后，分别通入少量Cl2反应，第一份溶液中有一半I被氧化成I2，第二份溶液中有一半Br被氧化，两份溶液中通入Cl2的物质的量之比为 （ ）A1：1 B1：2 C1：3 C1：58.在外界提供相同电量的条件下，Cu2+ 或 Ag+ 分别按Cu2