淺談守恒思想在氧化還原反應計算題中的應用

陳海燕

摘要：在高中化學學習中，守恒思想是非常重要的一種解題方法，如果學生能夠深刻認識到守恒思想的本質，巧用守恒思想來解決化學題目，定會起到事半功倍的效果。對于近些年的高考化學試題進行觀察也能夠看出高考在守恒思想知識點方面所設置的考題分值也越來越大，這足以表明我們廣大的高中生應巧用守恒思想，仔細摸索守恒思想在高中學習解題中的運用技巧時的重要意義。本文主要對于常見的幾種守恒思想，如普通反應的得失電子守恒問題、多步反應的得失電子守恒問題以及微粒先后反應時的得失電子守恒問題的運用技巧進行介紹，同時結合相關題目加以說明，以期能為高中生在運用守恒思想時提供一些參考借鑒。

關鍵詞：電子守恒；氧化還原反應；應用

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）21-024-1

筆者對近些年來的化學高考題目進行分析，發現守恒思想知識點方面在考題中所占的分值比例越來越大。而守恒思想在高中化學學習中是必不可少的一種方法，如果我們廣大的高中學生能夠掌握守恒思想的本質，抓住題目設置中相關變化的始態與終態，而忽略中間所進行的過程，就可以快速建立起等式關系，簡化解題思路，迅速得出正確答案，起到事半功倍的效果。因此，教師應引導學生正確運用守恒思想進行高中化學解題。筆者現將這些學習經驗總結如下。

一、普通反應的得失電子守恒問題

高中化學的選擇題經常會出現求產物化合價或者求反應前后某原子被氧化和被還原之比的問題，此類問題往往是以一個普通的反應為背景而設置問題的。此時許多學生往往會通過寫出反應的化學方程式進行分析和解題，而該類題型中雖然是一些普通反應，但在許多問題中的化學方程式不能很好的寫出，此時學生在面對問題時只能望洋興嘆，無從下手。

例1在某種氧化劑中，X2O2-7是起氧化作用的。溶液中02mol的X2O2-7恰好能完全氧化0.6mol SO2-3，則X2O2-7被還原后的化合價為（）

A.+1B.+2C.+3D.+4

解析：由題意得，我們會發現X2O2-7離子中的X的化合價為+6，假設X2O2-7離子被還原后X的化合價為+n，而SO2-3離子被氧化成SO2-4，因此其中的S元素的化合價由+4轉變為+6。根據電子守恒思想，可得化合價升降的總數相等的，即0.2mol×2×（6-n）=0.6mol×（6-4），解得n=3。故本題選擇C。

點撥：本題如果按照固有的思維（運用方程式進行解題）而無法解答，因為該題根本就無法寫出此氧化還原反應的方程式。而通過解答過程，我們可以發現運用電子守恒思想解題則很高效。此外需要特別注意的是，本題在列式0.2mol×2×（6-n）=06mol×（6-4）時，很容易在前部分少×2，此也是本題的一個易錯點。

二、多步反應的得失電子守恒問題

高考化學命題者為了提高試題難度，往往在有些試題中，涉及到多個反應過程，其中涉及到的氧化還原反應也多，數量關系比較復雜。此時如果用常規方法解題往往會比較困難，若抓住得電子的總數與失電子的總數是相等的這一原理，即電子守恒思想，則解題往往就會變得很簡單。

例2將27.2g的Fe與Fe2O3混合物與足量的稀H2SO4充分反應。當固體粉末全部消失時，氣體瓶中收集到了2.24L的氣體（標況下），此時向溶液中加入KSCN，溶液并沒有顯示出血紅色，求混合物中Fe2O3的含量。

解析：Fe和Fe2O3與稀H2SO4發生的離子反應為：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+，設nFe=x，nFe2O3=y，根據Fe+2H+=Fe2++H2↑可得，生成0.1mol的H2需要0.1mol的Fe。根據電子守恒及質量守恒可得：56x+160y=27.2（2-0）×（x-0.1）=2y×（3-2），解得x=0.2y=0.1。Fe2O3的質量為mFe2O3=nFe2O3×MFe2O3=16g，所以物中Fe2O3的含量為16g27.2g×100%≈58.8%。

點撥：通過本題的解題過程，我們可以發現，雖然過程中寫出了反應方程式，但是其并不是解題的關鍵，方程式只是起到了輔助作用。而關鍵在于運用電子守恒和質量守恒列式，從而進行計算。此外在解答多步反應的問題時還需要特別注意的是，一定要理清具體的反應過程，不要有遺漏。

三、微粒先后反應時的得失電子守恒問題

在有一些反應中，有可能某個物質能夠氧化或者還原兩種或者兩種以上的微粒，而其中當氧化時一定是強還原劑先被氧化；而當還原時，則一定是氧化劑先被還原。因此可見并非同時發生反應的。但要想知道其中被氧化或者被還原到什么地步，則其是由還原劑或者氧化劑的量所決定的，而在具體計算時可以用電子守恒思想解題。

例3某溶液中微粒的還原性和氧化性的強弱順序關系為：還原性：

HSO-3>I-，氧化性IO-3>I2>SO2-4，往含有xmolNaHSO3的溶液中逐滴KIO3溶液。加入的KIO3和析出的I2的物質的量的關系曲線如圖所示，則x=mol。

解析：根據題干的已知條件可得，一開始加入KIO3時，最先與IO-3反應的是HSO-3，其還原產物為I-，氧化產物為SO2-4。當HSO-3反應完后，b→c發生的反應的離子方程式為IO-3+5I-+6H+=3I2+3H2O。所以從0→b參加反應的HSO-3的物質的量可利用電子守恒得，nHSO-3×2e-=nIO-3×6e-，即x×2=1×6，解得x=3。

點撥：解答本題的關鍵就是通過題干中的所給出微粒的氧化性和還原性的強弱，從而確定哪個物質先反應，哪個物質后反應。然后在運用電子守恒思想進行解題。但在運用此思想解題時，要對氧化還原反應過程中對應的每個階段分析清楚。

綜上所述，在高考化學中可能會遇到比較復雜的氧化還原反應的計算題，但是無論多復雜、難度系數多高，教師應引導學生始終把握電子守恒思想。此外學生還需要糾正一遇到該類型的計算題就要列方程式進行計算的錯誤思想，當然糾正該思想不可能一蹴而就，還需要學生在平時的學習中，多運用電子守恒來解題。endprint