依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒，可以計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中某物質(zhì)的化合價(jià)、溶液中溶質(zhì)的濃度、反應(yīng)中各物質(zhì)的比值、電化學(xué)中求某元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH值等。這部分內(nèi)容是高考中的常規(guī)考點(diǎn)，在各種題型中都可以出現(xiàn)。

解題方法：氧化劑得到電子化合價(jià)降低轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原產(chǎn)物，還原劑失去電子化合價(jià)升高轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸a(chǎn)物。在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，即化合價(jià)升高總價(jià)數(shù)等于化合價(jià)降低總價(jià)數(shù)。

一、例題分析

【例題1】(NH₄)₂SO₄在強(qiáng)熱條件下分解，生成NH₃、SO₂、N₂、H₂O，反應(yīng)中生成的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為

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

解析：(NH₄)₂SO₄在強(qiáng)熱條件下分解，氧化產(chǎn)物為N₂，還原產(chǎn)物為SO₂，依據(jù)化合價(jià)升降相等原則有3×2↑×x ＝ 2↓×y，故有x : y ＝ 1 : 3

答案：A

【例題2】R₂O₈^n－在一定條件下可把Mn²⁺氧化為MnO₄^－，若反應(yīng)中R₂O₈^n－變?yōu)?/span>RO₄^2－，又知反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為5:2，則n值為：

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

解析：依題意有5R₂O₈^n－ + 2Mn²⁺ ₌₌₌ 2MnO₄^－ + 10RO₄^2－，設(shè)R₂O₈^n－中R的化合價(jià)為x，依據(jù)化合價(jià)升降相等原則有5×2×↓(x－6) ＝ 2×↑(7－2)，解得x ＝ 7，因此有

2×7 + 8×(－2) ＝ －n，解得n ＝ 2.

答案：C

【例題3】(NH₄)₂PtCl₆在強(qiáng)熱條件下分解，生成N₂、HCl、NH₄Cl、Pt反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為

A. 1 : 2            B. 1 : 3             C. 2 : 3            D. 3 : 2

解析：(NH₄)₂PtCl₆在強(qiáng)熱條件下分解，氧化產(chǎn)物為N₂，還原產(chǎn)物為Pt，依據(jù)化合價(jià)升降相等原則有3×2↑×x ＝ 4↓×y，故有x : y ＝ 2 : 3

答案：C

【例題4】Cl₂與NaOH（70℃）的溶液中，能同時(shí)發(fā)生兩個(gè)自身氧化還原反應(yīng)，完全反應(yīng)后，測得溶液中NaClO、NaClO₃之比4 : 1，則溶液中NaCl和NaClO的物質(zhì)的量之比為

A. 11:2             B. 1:1               C. 9:4              D. 5:1

解析：Cl₂中氯元素的化合價(jià)為0價(jià)，而在NaClO、NaClO₃中氯元素的化合價(jià)分別為+1、+5價(jià)，設(shè)NaCl和NaClO的物質(zhì)的量分別為x和y，依據(jù)化合價(jià)升降相等原則有1↓×x ＝ 1↑×y + 5↑××y，故有x : y ＝ 9 : 4

答案：C

【例題5】含n克HNO₃的稀溶液恰好與m克Fe完全反應(yīng)，若HNO₃只被還原為NO，則n : m可能是①5 : 1、②9 : 2、③3 : 1、④2 : 1、⑤4 : 1

A. ②③⑤          B. ①③④           C. ②③④          D. ①③

解析：當(dāng)Fe恰好完全轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>+2價(jià)時(shí)，3Fe + 8HNO_{3 ===} 3Fe(NO₃)₂ + 2NO↑+ 4H₂O，有  ＝   解得：n : m ＝ 3 : 1

      當(dāng)Fe恰好完全轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>+3價(jià)時(shí)，Fe + 4HNO_{3 ===} Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 2H₂O，有

＝   解得：n : m ＝ 9 : 2

結(jié)合選項(xiàng)分析n : m的取值范圍在4.5至3之間。

答案：A

【例題6】Zn與HNO₃反應(yīng)，Zn和被還原的HNO₃的物質(zhì)的量之比為4 : 1則HNO₃的還原產(chǎn)物可能為

A. NO₂             B. NO               C. N₂O              D. NH₄NO₃

解析：設(shè)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價(jià)為x，依據(jù)化合價(jià)升降相等原則有

4×2↑＝1↓×(5－x) 解得：x ＝ －3

答案：D

【例題7】將Mg和 Cu的合金2.64克，投入適量的稀HNO₃中恰好反應(yīng)，固體全部溶解時(shí)，收集的還原產(chǎn)物為NO，體積為0.896L(SPT)，向反應(yīng)后的溶液中加入2mol/L NaOH溶液60mL時(shí)，金屬離子恰好完全沉淀，則形成沉淀的質(zhì)量為

A. 4.32克           B. 4.68克              C. 5.36克          D. 6.38克

解析：依據(jù)在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等原則，解得Mg和 Cu共失去

n(e^－) ＝ ×3 ＝ 0.12 mol，由電荷守恒知Mg和Cu共需要結(jié)合0.12 mol OH^－，故形成沉淀的質(zhì)量m ＝ 2.64g + 0.12 mol×17g/mol ＝ 4.68g

答案：B

【例題8】取x克Mg和 Cu的合金完全溶于濃HNO₃中，反應(yīng)過程中HNO₃被還原只產(chǎn)生8960mL NO₂和672mL N₂O₄氣體(SPT)，向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液，形成沉淀質(zhì)量為17.02克，則X的值為

A. 8.64克          B. 9.20克            C. 9.00克         D. 9.44克

解析：依據(jù)在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等原則，解得Mg和 Cu共失去

n(e^－) ＝ ×1 ＝ 0.46 mol，由電荷守恒知Mg和 Cu共需要結(jié)合0.46 mol OH^－，因此有17.02g ＝ x + 0.46 mol×17g/mol ，解得x ＝ 9.20g

答案：B

【例題9】將14克Ag和Cu的合金與一定濃度的HNO₃反應(yīng)，全部溶解后，產(chǎn)生的氣體再通入1.12L(SPT)O₂，恰好完全吸收，求合金中各成分的含量？

解析：Ag和Cu失去電子的總數(shù)等于O₂得到電子的總數(shù)，依題意有

解得n(Ag)＝ 0.1mol        n(Cu)＝0.05mol

w(Ag) ＝ ×100％ ＝ 77.14％

w(Cu) ＝ 1－77.14％ ＝ 22.86％

答案：合金中w(Ag)為77.14％，w(Cu)為 22.86％。

【例題10】將51.2 g Cu 完全溶于適量濃硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、 N₂O₄ 、NO₂)的混合物共0.8 mol，這些氣體恰好能被500 mL 2 mol/L的NaOH溶液完全吸收，生成NaNO₃和NaNO₂的混合溶液，其中生成的NaNO₃的物質(zhì)的量為

（已知NO+NO₂+2NaOH _{=== 2}NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH ₌₌₌ NaNO₃ +NaNO₂ +H₂O ）

 A. 0.2 mol          B. 0.4 mol            C. 0.6 mol         D. 0.8 mol

解析：51.2 g Cu即為0.8 mol Cu，失去的電子等于NaNO₂ 生成時(shí)得到的電子，則NaNO₂ 為0.8 mol，由Na⁺守恒知：n(Na⁺) ＝ n(NaNO₂) + n(NaNO₃)，得NaNO₃為0.2 mol。

答案：A

二、鏈接高考

【例題11】（2013·上海化學(xué)·18）汽車劇烈碰撞時(shí)，安全氣囊中發(fā)生反應(yīng)10NaN₃ + 2KNO₃ → K₂O + 5Na₂O + 16N₂↑。若氧化物比還原物多1.75mol，則下列判斷正確的是

A. 生成40.0LN₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）             B. 有0.250molKNO₃被氧化

C. 轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.25mol         D. 被氧化的N原子的物質(zhì)的量為3.75mol

解析：根據(jù)反應(yīng)方程式可知，每當(dāng)生成16molN₂，則氧化物比還原物多14mol。轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為10mol，被氧化的N原子的物質(zhì)的量為30mol，有2mol KNO₃被還原，現(xiàn)氧化物比還原物多1.7mol，則生成2molN₂，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.25mol，被氧化的N原子的物質(zhì)的量為3.75mol，因此，C、D正確。

答案：C、D

考點(diǎn)定位：本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算

【例題12】（2013·上?；瘜W(xué)·22）一定量的CuS和Cu₂S的混合物投入足量的HNO₃中，收集到氣體VL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向反應(yīng)后的溶液中（存在Cu²⁺和SO₄^2－）加入足量NaOH，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，過濾，洗滌，灼燒，得到CuO12.0g，若上述氣體為NO和NO₂的混合物，且體積比為1﹕1，則V可能為

A. 9.0L        B. 13.5L        C. 15.7L       D. 16.8L

答案：A

解析：若混合物全是CuS，其物質(zhì)的量為12/80＝0.15mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)：0.15×（6+2）＝1.2mol。兩者體積相等，設(shè)NO xmol，NO₂ xmol，3x+x1＝1.2，計(jì)算的x＝0.3。氣體體積V＝0.6×22.4＝13.44L；若混合物全是Cu₂S,其物質(zhì)的量為0.075mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)：0.075×10＝0.75mol，設(shè)NO xmol，NO2 xmol，3x+x1＝0.75，計(jì)算得x＝0.1875，氣體體積0.375×22.4＝8.4L，因此選A。

考點(diǎn)定位：本題考查氧化還原反應(yīng)計(jì)算（極限法）

三、跟蹤練習(xí)

【練習(xí)1】9.8g鎂、鋁混合物溶解在一定量的熱濃硝酸中，當(dāng)金屬完全溶解后收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下8.96L NO₂和2.24L N₂O₄氣體，向反應(yīng)的溶液中加入足量的氨水，則生成的沉淀有

A. 18克           B. 20克              C. 22克          D. 24克

解析：依據(jù)在同一個(gè)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等原則，解得Mg和 Al共失去

n(e^－)＝×1 + ×2 ＝ 0.6 mol。由電荷守恒知Mg和 Al共需要結(jié)合0.6 mol OH^－，故形成沉淀的質(zhì)量m ＝ 9.8g + 0.6 mol×17g/mol ＝ 20g

答案：B

【練習(xí)2】將11.2g的Mg和Cu的混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體X，再向所得溶液中加入適量的NaOH溶液，產(chǎn)生21.4g沉淀，根據(jù)題意推斷氣體X的成分可能是

A. 0.3mol NO₂和0.3mol NO                   B. 0.2mol NO₂和0.1mol N₂O₄

C. 0.1mol NO、0.2mol NO₂和0.05mol N₂O₄      D. 0.6mol NO

解析：根據(jù)Mg、Cu的變化：Mg～Mg²⁺～2OH^－～Mg(OH)₂～2e^－、Cu～Cu²⁺～2OH^－～Cu(OH)₂～2e^－知增加的質(zhì)量為OH^－的質(zhì)量，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量與OH^－的物質(zhì)的量相等，則有n(OH^－)＝21.4g－11.2g/17g·mol^－1 ＝0.6 mol，故反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量也為0.6 mol。選項(xiàng)A轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.3mol×1+ 0.3mol×3 ＝ 1.2 mol，不正確；選項(xiàng)B轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×1+ 0.1mol×2 ＝ 0.4 mol，不正確；選項(xiàng)C轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol×3+ 0.2mol×1+ 0.05mol×2 ＝ 0.6 mol，正確；選項(xiàng)D轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.6mol×3＝1.8 mol，不正確.

答案：C