一、守恒

　　“守恒”是化學(xué)中的一個永恒規(guī)律，在氧化還原反應(yīng)中常涉及的守恒有：

　　(1)電子守恒：

　　電子守恒是指氧化劑得到的物質(zhì)的量(或個數(shù))和還原劑失去電子的物質(zhì)的量(或個數(shù))相等，即反應(yīng)前后氧化劑得到電子的總數(shù)等于還原劑失去電子的總數(shù)。

　　(2)質(zhì)量守恒;

　　質(zhì)量守恒是指氧化還原反應(yīng)中反應(yīng)前后各元素的種類和相應(yīng)的原子個數(shù)不變。

　　(3)電荷守恒

　　電荷守恒是指在離子反應(yīng)中，所有陽離子所帶正電荷總數(shù)等于所有陰離子所帶的負電荷總數(shù)，即溶液呈電中性。

　　二、方法

　　對氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計算應(yīng)根據(jù)化合價的變化，理清氧化和還原兩條線索，以得失電子守恒為切入點，并結(jié)合化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒列式求解。

　　對于過程相對復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，(連續(xù)反應(yīng)或多個反應(yīng)并列發(fā)生)的計算，可以通過分析反應(yīng)前后，始終兩態(tài)涉及的所有物質(zhì)，找出所有起始物質(zhì)到終了物質(zhì)中化合價發(fā)生變化的元素，根據(jù)化合價升高總數(shù)和化合價降低總數(shù)相等列式求解，簡化解題步驟。

　　【例題1】在一定條件下的硝酸銨受熱分解的未配平的化學(xué)方程式為( )

　　NH4NO3HNO3+ N2↑+ H2O，在反應(yīng)中被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為：

　　A. 5 : 3　　 　B. 5 : 4 C. 1 : 1 D. 3 : 5

　　解析：分析題意，根據(jù)化合價概念，被氧化與被還原的分別是NH4NO3中的NH4+中的N原子和NO3-中的氮原子，設(shè)被氧化的N原子數(shù)為x，則失去電子為3x，設(shè)被還原的N原子數(shù)為y，則得到電子為5y，那么3x = 5y，x : y = 5 : 3

　　答案：A

　　【例題2】12 mL濃度為0.1 mol//L的Na2SO3溶液，恰好與10 mL濃度為0.04 mol//L的K2Cr2O7溶液，完全反應(yīng)，通過計算確定Cr元素在還原產(chǎn)物中的化合價。

　　解析：在Na2SO3溶液與K2Cr2O7溶液發(fā)生的氧化還原反應(yīng)中，Na2SO3充當(dāng)還原劑，1 mol Na2SO3失2 mol電子，K2Cr2O7充當(dāng)氧化劑得到電子，兩者得失電子的物質(zhì)的量相等，即：12×10-3 L×0.1 mol//L×2 = 10×10-3 L×0.04 mol//L×2×(6-x)，解得：x = +3價。

　　答案：+3

　　【例題3】(09年全國卷Ⅱ

　　)含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2。下列各項為通Cl2過程中，溶液內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式，其中不正確的是( )

　　A.x=0.4a，2Fe2+ +Cl2 =2Fe3++2Cl-

　　B.x=0.6a，2Br-+ Cl2 = Br2+2Cl-

　　C.x=a，2Fe2+ +2Br-+2Cl2 =Br2 +2Fe3+ +4Cl-

　　D.x=1.5a，2Fe2+ +4Br-+3Cl2 =2Br2+2Fe3+ +6Cl-

　　解析：由于Fe2+的還原性強于Br-，故根據(jù)氧化還原反應(yīng)的先后順序知，Cl2先氧化Fe2+，然后再氧化Br-。 2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl-，2Br- + Cl2Br2 + 2Cl- 2FeBr2 + 3Cl22FeCl3 + 2Br2 。當(dāng)x/a≤0.5時，Cl2僅氧化Fe2+，故A項正確.

　　當(dāng)x/a≥1.5時，F(xiàn)e2+ 和Br-全部被氧化，D項正確;當(dāng)介于兩者之間時，則要分步書寫方程式，然后進行疊加得總反應(yīng)。如B項，當(dāng)x=0.5a時，Cl2剛好把Fe2+ 全部氧化，而當(dāng)x=0.6a，顯然Cl2還要氧化Br-，而選項中沒有表示，故錯誤。

　　答案：B

　　【例題4】5.12 g Cu和一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)Cu反應(yīng)完時，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體3.36 L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)的量 = 被還原的硝酸得到電子的物質(zhì)的量 = 氧化還原產(chǎn)物NO、NO2消耗的氧氣的電子的物質(zhì)的量，省去中間計算過程，即可簡化為：銅失去電子的物質(zhì)的量 = 氧氣得電子的物質(zhì)的量。

　　則有：n(Cu)×2 = n(O2)×4

　　n(O2) =5.12 g/64 g·mol-1×2× = 0.04 mol

　　V(O2) = 0.04 mo×22.4L/mol = 0.896 L

　　若用常規(guī)方法，應(yīng)先求出NO、NO2物質(zhì)的量，再根據(jù)：

　　4NO2 + O2 + 2H2O === 4HNO3，4NO + 3O2 + 2H2O === 4HNO3

　　計算出氧氣的量，并求出其體積，此方法運算量大，計算步驟多且容易出錯，用電子守恒法能使計算過程大大簡化。

　　答案：0.896 L

　　【例題5】15 g 鎂鐵合金，溶解在一定量的某濃度的稀硝酸中，當(dāng)金屬完全反應(yīng)后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.6 L NO氣體(假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)，在反應(yīng)后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，可得多少克沉淀?

　　解析：該反應(yīng)中鐵的價態(tài)無法確定，若用常規(guī)解法需要進行討論，但Mg、Fe失去電子的物質(zhì)的量等于氮(N)元素得到電子的物質(zhì)的量。

　　n(得)=n(失)=5.6 L/22.4 L·mol-1×3 = 0.75 mol

　　Mg、Fe失去電子后，對應(yīng)的陽離子所帶的正電荷共為0.75 mol，它也等于沉淀生成的陽離子所需OH-的物質(zhì)的量，即n(OH-) = 0.75 mol.

　　m(沉淀) = m (陽) + m(OH-) = 15 g + 0.75 mol×17 g/mol = 27.75 g

　　答案：27.75 g

　　【例題6】(09上海卷24)某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一種未知物質(zhì)X。

　　(1)已知KBrO3在反應(yīng)中得到電子，則該反應(yīng)的還原劑是 。

　　(2)已知0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1mol電子生成X，則X的化學(xué)式為 。

　　(3)根據(jù)上述反應(yīng)可推知 。

　　a.氧化性：KBrO3>H3AsO4 b.氧化性：H3AsO4>KBrO3

　　c.還原性：AsH3>X d.還原性：AsH3>X

(4)將氧化劑和還原劑的化學(xué)式及其配平后的系數(shù)填入下列方框中，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：
　　+
　　解析：(1)分析化合價知：As-3H3 → H3As+5O4，元素的化合價升高，所以AsH3為還原劑。(2)設(shè)X中Br的化合價為x，則：
　　0.2 mol×(5-x) = 1 mol，解得：x = 0，所以X為Br2
　　(3)在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，選a、c。
　　答案：
　　(1)AsH3
　　(2)Br2
　　(3)a c
　　(4)