平均摩尔电子质量法的多维应用

1、平均摩尔电子质量法的多维应用氧化还原反应发生时必然伴随着电子转移,在做与氧化还原反应相关的混合物计算时使用平均摩尔电子质量法,可以快速理清思路、简化过程,非常实用。一、平均摩尔电子质量法的解题原理摩尔电子质量(下文用Me-表示,是指在氧化还原反应中每转移1mol电子时对应的某种反应物(或产物的质量。根据定义可以推知:摩尔电子质量(g/mol e- = 物质的质量(g / 转移电子物质的量(mol e-对于金属来说,其摩尔电子质量在数值上也等于其相对原子质量除以化合价。如:金属镁、铁、锌、钠、铝等跟稀酸反应生成氢气时,摩尔电子质量分别为12、28、32.5、23、9g/mol e-;铜、铁、铝等

2、在跟Cl2、HNO3等反应生成相应的盐时,摩尔电子质量分别为32、56/3、9g/mol e-。显然,在氧化还原反应中,每一种含变价元素的物质都有一个Me-值。如果是同类物质所组成的混合物,则有一个平均摩尔电子质量(Me-。利用平均摩尔电子质量法,根据平均值原理可以快速判断某些混合物的组成;若是双组分体系,还可利用十字交叉法计算出两组分的比例。二、平均摩尔电子质量法的应用1,直接判定单一物质的成份例1:(2001全国理综试题用足量的CO还原32.0g某种氧化物,将生成的气体通入足量澄清石灰水中,得到60g沉淀,则该氧化物是( 。(A FeO (B Fe2O3 (C CuO (D Cu2O解析:

3、由CO-CO2-CaCO3可以推知,32 g 氧化物被还原时共得电子 2 e-60g/100g/mol=1.2mol。题中氧化物的Me- = 32g /1.2mol e- = 80/3 g/mol e-。而四个选项物质的Me-分别为36、80/3、40 g/mol e-、72 g/mol e-。故此氧化物为Fe2O3。选(B。(A Na (B K (C Ca (D Rb2,判断同类混合物的组成例2:(1998年全国高考由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升,则混和物中一定含有的金属是(A 锌 (B 铁 (C 铝 (D 镁解析:锌铁

4、铝镁的Me-分别为32.5、28、9、12g/mol e-。而题中混合金属的Me-=10g/(211.2L/22.4L/mol=10g/mol e-。根据平均值原理,混合金属一定含有铝。选(C。例3:两种金属的混合物3.4g,与足量盐酸反应时放出H2 2.24 L(标准状况,这两种金属可能是(。(A Zn和Fe (B Mg和Al (C Al和Fe (D Zn和Cu解析:锌铁镁铝的Me分别为32.5、28、12、9g/mol e-,铜与盐酸不反应,可认为其Me-无穷大。混合金属的Me-=3.4g/(22.24L/22.4L/mol=17g/mol e-。根据平均值原理,混合金属只可能是铝和铁。选

5、(C。例4:用足量的CO还原0.6g铁的氧化物,将生成的CO2通如过量的澄清的石灰水中,得1g沉淀,则此氧化物的组成不可能为(。(A FeO、Fe2O3和Fe3O4 (B FeO和Fe2O3(C FeO和Fe3O4 (D Fe2O3和Fe3O4解析:在FeO、Fe2O3和Fe3O4被CO还原为单质Fe的反应中,三者的Me-分别为36、80/3、29 g/mol e-。而题中铁的氧化物的Me- = 0.6g / (21g/100g/mol = 30 g/mol e-(由CO-CO2-CaCO3可以推知,0.6 g 混合物被还原时共得电子21g/100g/mol=0.02mol。根据平均值原理,此

6、氧化物不可能由Fe2O3和Fe3O4组成。选(D。练习2:两种金属组成的混合物5.0 g与Cl2完全反应,消耗Cl2 2.24 L(标准状况,则混合物可能的组成为(。(A Cu和Zn (B Mg和Al (C Fe和Mg (D Ca和Cu3,计算双组分混合物的比例通过混合物的平均摩尔电子质量,还可用十字交叉法计算双组分混合物的比例。此时应注意:十字交叉计算所得比例是转移电子的物质的量之比,两组分的物质的量之比可由两组分所提供电子的比例转化推知。例5:K、Na合金3.1g溶于足量水中,生成H21.12 L(标准状况,则原合金中K与Na 的物质的量之比为(。(A 1:1 (B 1:2 (C 2:1

7、(D 2:3解析:混合金属Me-=3.1g/(21.12L/22.4L/mol=31g/mol e-,而Me- (Na=23g/mol e-,Me- (K=39g/mol e-,用十字交叉法,得:Na 23 831K 39 8故Na、K所失去的电子物质的量之比= 8:8 = 1:1,因两者皆为一价金属,故Na、K物质的量之比也为1:1。例6:将7.8gMg和Al的混合物投入足量稀硫酸中,产生了8.96LH2(标准状况,求原混合物中Mg、Al的物质的量之比为多少?解析:题中混合金属的Me=7.8g/(28.96L/22.4L/mol=39/4 g/mol e-,而Me- (Mg=12 g/mol

8、 e-,Me- (Al=9g/mol e-,用十字交叉法,得:Mg 12 3/439/4Al 9 9/4故Mg、Al所失去的电子物质的量之比= (3/4 : (9/4 = 1 :3,因在反应中Mg原子失2e-, Al失3e-,故Mg、Al物质的量之比= (1/2 / 3/3 = 1 : 2 。例7:用足量的CO还原0.6 g FeO和Fe3O4 的混合物,将生成的CO2通入过量的澄清石灰水中,经过滤、干燥后得1.0 g沉淀,求FeO与Fe3O4 物质的量之比。解析:混合物的Me- = 0.6g/(21g/100g/mol = 30 g/mol e-,而FeO和Fe3O4 的Me-分别为36、29g/mol e-。用十字交叉法,得:FeO 36 130Fe3O4 29 6故FeO、Fe3O4所得到的电子物质的量之比= 1 :6,因在反应中一个FeO得到2e-,