氧化还原反应中有关的守恒计算

高中涉及的守恒计算

一、守恒

“守恒”是化学中的一个永恒规律，在氧化还原反应中常涉及的守恒有：

（1）电子守恒：

电子守恒是指氧化剂得到电子的物质的量（或个数）和还原剂失去电子的物质的量（或个数）相等，即反应前后氧化剂得到电子的总数等于还原剂失去电子的总数。

（2）质量守恒;

质量守恒是指氧化还原反应中反应前后各元素的种类和相应的原子个数不变。

（3）电荷守恒

电荷守恒是指在离子反应中，所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数，即溶液呈电中性。

二、方法

对氧化还原反应的有关计算应根据化合价的变化，理清氧化和还原两条线索，以得失电子守恒为切入点，并结合化学方程式和质量守恒列式求解。

对于过程相对复杂的氧化还原反应，（连续反应或多个反应并列发生）的计算，可以通过分析反应前后，始终两态涉及的所有物质，找出所有起始物质到终了物质中化合价发生变化的元素，根据化合价升高总数和化合价降低总数相等列式求解，简化解题步骤。

三、守恒法解题的思维流程

(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

(2)找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数)

(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。

n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价—低价)。

【例题1】在一定条件下的硝酸铵受热分解的未配平的化学方程式为（ ）

NH4NO

3 HNO3+ N2↑+ H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为：

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

【例题2】12 mL浓度为0.1 mol//L的Na2SO3溶液，恰好与10 mL浓度为0.04 mol//L的K2Cr2O7

溶液，完全反应，通过计算确定Cr元素在还原产物中的化合价。

【例题3】含有a mol FeBr2的溶液中，通入x mol Cl2。下列各项为通Cl2过程中，溶液内发

生反应的离子方程式，其中不正确的是（ ）

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－

【例题4】5.12 g Cu和一定质量的浓硝酸反应，当Cu反应完时，共收集到标准状况下的气

体3.36 L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？

【例题5】15 g 镁铁合金，溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中，当金属完全反应后，收集到

标准状况下5.6 L NO气体（假设硝酸的还原产物只有NO），在反应后的溶液中

加入足量的氢氧化钠溶液，可得多少克沉淀？

【例题6】某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一

种未知物质X。

（1）已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是 。

（2）已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1mol电子生成X，则X的化学式为 。

（3）根据上述反应可推知 。

a．氧化性：KBrO3＞H3AsO4 b．氧化性：H3AsO4＞KBrO3

c．还原性：AsH3＞X d．还原性：X＞AsH3

（4）写出反应方程式，并标出电子转移的方向和数目：

【例题7】把氢氧化钠溶液或氨水滴入同浓度(mol / L)的硫酸铜溶液中即有沉淀生成。由实验

得知：当碱溶液和硫酸铜溶液的体积比为1.5∶1时，残留在溶液中的Cu2+量极小(可认为铜离子全部进入沉淀)。此时所生成沉淀的化学式是________________。

【例题8】10gFe－Mg合金溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中，当金属完全反应后，收集到

标况下4.48LNO气体（设HNO3的还原产物只有NO）。在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，可得多少克沉淀?

【例题9】往100 mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24 L(标准状况)氯气，反应完成后溶液中有

的溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。

【例题10】将m mol Cu2S和足量稀HNO3反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O。则参

加反应的硝酸中被还原的硝酸的物质的量是 ( )

A. 4m mol B. 10m mol C.

【例题11】 在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO4

可氧化P的物质的量为________mol。生成1 mol Cu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。

【例题12】 现有铁粉和氧化铁的混合物共27.2 g，加入足量的稀硫酸使之充分反应。当固体

粉末完全溶解时，收集到2.24 L(标准状况下)气体，当向溶液中滴加KSCN溶液时，溶液不显血红色。试求原样品中氧化铁的质量分数。

1310m2m mol D. mol 33

练习

1、Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为 ( )

A．2 B．3 C．4 D．5

2、向一定量的Fe、FeO、Fe2O3 的混合物中，加入100mL l mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解并放出标准状况下224mL气体。向所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到单质铁的质量为( )

A．11．2g B．5．6g C．2．8g D．无法计算

3、有铁、氧化铁、氧化铜的混合物3.64 g，加入2 mol/L HCl 50 mL时，混合物恰好完全溶解，生成氢气的体积在标况下为0.224L。若将等质量的该混合物在CO中加热并充分反应，冷却后固体的质量为( )

A．0.4 g B．1.52 g C．3.4 g D．3 g

4、将一定质量的铁投入10.0mL某浓度的硝酸中，铁完全溶解，将产生的气体全部收集并与672mL O2混合恰好能被水完全吸收，向铁与硝酸反应的剩余溶液中滴加足量稀硫酸，又收集到无色气体224 mL。则原来投入的铁的质量为（ ）

A.2.80g B.4.20g C.28.0g D.42.0g

5、向足量Cu中加入一定量浓硝酸充分反应，得到Cu(NO3)2溶液及NO、NO2、N2O4的混合气体，将所得气体与1.68L O2混合通入水中，气体完全被吸收生成硝酸。若向Cu(NO3)2溶液中加入5mol/L的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，所需NaOH溶液的体积为（ ）

A. 60mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL

6、1.92g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标况下一定体积的O2恰好使气体完全溶于水中，则通入的O2的体积是（ ）

A、336mL B、168mL C、224mL D、504mL

7、取由Mg、Al、Fe铸成的合金11.9g与足量NaOH溶液反应后，固体质量减少2.7g；另取等量上述合金与足量稀HNO3反应，收集到NO气体6.72L（标况下），向所得溶液中逐滴加入稀NaOH溶液至金属离子刚好完全沉淀，则所得沉淀质量为（ ）

A．23.2g B．27.2g C．30.8g D．19.4g

【变式1】将上述“逐滴加入稀NaOH溶液”改为“加入过量NaOH溶液，求所得沉淀质量”

【变式2】将上述“与足量稀HNO3反应”改为“与一定量稀HNO3反应，合金恰好完全溶解”，

①加NaOH至恰好完全沉淀 ②加过量NaOH，分别求沉淀质量。

8、5.6g铜镁合金与一定量的硝酸恰好完全反应，共收集到NO、NO2混合气体V L（标况）；向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，沉淀完全后将其过滤、洗净、干燥，称得质量为10.7g。则V的值可能为（ ）

A.4.48 B.2.24 C.6.72 D.7.84

【变式1】将Mg-Cu合金11.2g完全溶解于硝酸中，反应产生的X气体，再向所得溶液中加入NaOH溶液，恰好完全反应时产生21.4g沉淀，根据题意推断X气体可能是下列中的（ ）

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

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

9、将a mol Cu2S与b mol FeS的混合粉末投入到V mL、c mol/L的硝酸中恰好完全反应，生成d L NO气体，所得溶液可以看作是硝酸铜、硝酸铁和硫酸的混合液，则反应中被还原的硝酸可能是（ ）

A.(10a+9b)/3 mol B.(cV-4a-2b) mol C.(4a+3b) mol D.d/22.4 mol

10、已知某强氧化剂RO(OH)2+ 中的R元素被Na2SO3还原到较低价态。如果还原2.4×10－3 mol RO(OH)2+ 至较低价态，需要60 mL 0.1 mol / L的Na2SO3溶液。那么，R元素被还原 成的价态是 ( )

A． 1 B．0 C．＋1 D．＋2

11、在反应3BrF3＋5H2O＝HBrO3＋Br2＋9HF＋O2↑，若有5 mol H2O作为还原剂时，被还原

的BrF3的物质的量为 ( )

A. 3 mol B. 2 mol C. 410 mol D. mol 33

12、四氧化三铁(Fe3O4)磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应是3Fe2＋＋

－－2－2S2O23＋O2＋xOH===Fe3O4↓＋S4O6＋2H2O。请回答下列问题。

(1)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应中，还原剂是________。

(2)反应的化学方程式中x＝________。

(3)每生成1 mol Fe3O4，反应转移的电子为____________mol，被Fe2＋还原的O2的物质的

量为________mol。

13．向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水，CCl4层变成紫色。如果继续向试管中滴加氯水，振荡，CCl4层会逐渐变浅，最后变成无色。

完成下列填空：

(1)写出并配平CCl4层由紫色变成无色的化学反应方程式(如果系数是1，不用填写)： __ ＋__ ＋__ ―→__HIO＋__

(2)整个过程中的还原剂是________________。

(3)把KI换成KBr，则CCl4层变成________色，继续滴加氯水，CCl4层的颜色没有变化。Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由强到弱的顺序是___________________________________。

(4)加碘盐中含碘量为20～50 mg·kg－1。制取加碘盐(含KIO3的食盐)1 000 kg，若用KI与Cl2反应制KIO3，至少需要消耗Cl2______L(标准状况，保留2位小数)。

14、将51.2克铜恰好完全溶于VmL 10mol/L硝酸中，得到硝酸铜溶液，收集到的氮的氧化物（含NO,NO2，N2O4）的混合物共17.92L（标准状况），这些气体恰好能被500mL2.0mol/L氢氧化钠溶液完全吸收，得到500mL（假设吸收气体后溶液体积不变）钠盐溶液。通过计算回答下列问题：

（1）求V

（2）求钠盐溶液中NaNO3的浓度

（3）向上述硝酸铜溶液中加入足量的稀硫酸，加入Wg铜粉恰好完全溶解，标准状况下

将收集到的气体充满一试管，并将充满该气体的试管倒立于盛水的水槽里，再向试管里充入一定量的氧气，最终恰好使溶液充满试管。W的最大值是多少？上述试管里溶液浓度是多少？（设溶质不扩散）