淺談如何用“得失電子守恒法”巧解高中化學計算題

惠忠艷

摘要：得失電子守恒法是中學化學計算中一種很重要的方法與技巧，也是高考試題中應用最多的方法之一，其特點是抓住有關變化的始態和終態，忽略中間過程，利用其中某種不變量建立關系式，從而簡化思路，快速解題。

關鍵詞：得失電子守恒法；高中化學；計算題

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2020）04-0130

“得失電子守恒法”是依據氧化還原反應的本質：電子轉移（即電子的得失與偏移），同一氧化還原反應中轉移電子的總數的守恒，凡是屬于氧化還原反應或電化學中的計算習題，均可采用“得失電子守恒法”進行計算。“得失電子守恒法”的理論依據為：“氧化劑得到的電子總數=還原劑失去的電子總數”。

化學計算是從量的方面來反應物質的組成、結構、性質及變化規律，它具有情境新穎、信息量大、化學知識豐富、綜合性強等特點，它不僅能用來考查學生的思維能力和自學能力，還可以用來考查學生應用各方面知識進行判斷、推理和分析、綜合的能力、邏輯思維、抽象思維的能力。因此，這類試題區分度較大，具有選拔優秀學生的功能。選用合適的方法解計算題，不但可以縮短解題的時間，還有助于減小計算過程中的運算量，盡可能地降低運算過程中出錯的機會。而化學計算往往離不開“三大守恒”定律，即原子守恒（質量守恒）、得失電子守恒、電荷守恒。守恒的實質就是利用物質變化過程中某一特定的量固定不變而找出量的關系，基于宏觀統攬全局而避開細枝末節，簡化步驟，方便計算。通俗地說，就是抓住一個在變化過程中始終不變的特征量來解決問題，其目的是簡化步驟，方便計算。

一、與電化學結合

原電池的負極和電解池的陽極失去電子發生氧化反應；原電池的正極和電解池的陰極得電子發生還原反應；正極與負極，陰極與陽極得失電子相等。在書寫電極反應式時，還應該注意原子守恒，得失電子守恒，電荷守恒。

解析：根據氧化還原反應的重要規律“得失電子數守恒”可知，反應中氧氣所獲得的電子的物質的量與硫代硫酸鈉中硫失去的電子的物質的量相等。設硫的最終價態為x價，則有0.224/22.4×2= 0.025×0.1×2×（x-2），解得x=6，故選D選項。

三、代替元素的化合價計算

例3：10g Fe-Mg合金溶解在一定量的某濃度的稀硝酸中，當金屬完全反應后，收集到標況下4.48LNO氣體（設HNO3的還原產物只有NO），在反應后的溶液中加入足量的NaOH溶液，可得多少克沉淀？

解析：此題常規解法是書寫化學方程式，然后根據化學方程式列方程組求解Fe和Mg的物質的量，但是因為不知道Fe被氧化后的價態，無法書寫出化學方程式，也就無法求解出Fe和Mg的物質的量。而此題利用得失電子守恒來求解，就簡單得多。Fe和Mg失去電子的物質的量等于生成NO得到電子的物質的量，最終Fe和Mg元素轉化為氫氧化物沉淀，Fe和Mg失去電子的物質的量等于結合的OH-的物質的量。生成NO得到電子4.48/22.4×3=6mol，故可得沉淀10+0.6×17=20.2g。

四、復雜的氧化還原反應

五、原產物未知情況

例5：3.84g銅和一定質量的濃硝酸反應，當銅反應完時，共收集到標準狀況時的氣體2.24L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液？

解析：很多學生遇到此題時感覺無從下手，想寫化學方程式，又不知道還原產物是什么，而根據得失電子守恒可知，Cu失去的電子的物質的量應等于HNO3得到的電子的物質的量，HNO3得到電子生成氮氧化物，氮氧化物又被O2得到的電子的物質的量：2Cu-4e--O2，n（Cu）=3.84/64=0.6mol，故V（O2）=n（Cu）/2×22.4= 0.06/2×22.4=0.672L。

總之，得失電子守恒是氧化還原反應的本質，主要應用在配平化學方程式和電極反應式的書寫，以及電池中有關計算，先分析清楚誰是氧化劑，誰是還原劑，然后再利用得失電子守恒求解。在求解的過程中當遇到一種氧化劑和兩種還原劑時，還原性強的還原劑先反應，還原性弱的還原劑后反應，要把握反應的先后順序。對有機物來說，還要弄清楚哪種元素的化合價發生了變化，簡單的只看官能團的變化，復雜的可以寫成分子式再考慮，教師要促使學生重視提高自己的思維遷移能力和分析歸納等學習能力。

參考文獻：

[1]王寶斌.核心素養培養：化學教學的應然追求——以“常見的堿”為例[J].教育研究與評論（課堂觀察），2016（2）.

[2]溫向前.例談電荷守恒在高中化學中的應用[J].中學生理科應試，2016（1）.

（作者單位：山東省青島市西海岸新區膠南第一高級中學266000）