妙用电子守恒　巧解复杂试题

　　[题目1]把平均式量为51的Cl2和NO2的混合气体A与平均式量为48的SO2和O2的混合气体B，同时通入一盛满水的倒立于水中的容器中，充分反应后溶液充满容器，求A与B的体积比。
　　
　　解析：该过程存在较复杂的多步交叉反应：
　　
　　Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4, NO2+SO2+H2O=H2SO4+NO, 3NO2+H2O=2HNO3+NO, 4NO+3O2+2H2O=4HNO3……
　　
　　如果按具体反应进行计算，势必相当复杂，且容易出错，但仔细思考，便不难推知：反应后溶液充满容器，说明最终产物为HCl、H2SO4和HNO3，价态变化为：Cl由0价得一个电子变为-1价 ；O由0价得两个电子变为-2价；N由+4价失一个电子变为+5价；S由+4价失两个电子变为+6价。因此，只要求出1molA和1molB分别得失电子总数，然后根据电子守恒，问题便可迎刃而解。
　　
　　设1molA中Cl2的物质的量为xmol，则NO2为（1-x）mol；1molB中SO2的物质的量为ymol,则O2为（1-y）mol
　　
　　依题意得：71x+46(1-x)=51       ∴x=0.2mol
　　
　　64y+32(1-y)=48        ∴y=0.5mol
　　
　　1molA失电子（1-0.2）×1-0.2×2=0.4mol
　　
　　1molB得电子4×0.5-2×0.5=1mol 由得失守恒：0.4nA=nB
　　
　　由阿伏伽德罗定律知：气体A与B的体积之比为5∶2
　　
　　[题目2]14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.22L氧气混合，通入水中，恰好被全部吸收，则合金中铜的质量为多少g?
　　
　　解析：题目中没有说明硝酸的浓度，因而放出的气体无法确定需分类（浓硝酸、稀硝酸）讨论，分别计算。涉及到的化学反应方程式有：
　　
　　Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2  ↑ +2H2O
　　
　　Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2↑+H2O
　　
　　4NO2+O2+2H2O=4HNO3
　　
　　3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO2 ↑+4H2O
　　
　　3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO2 ↑+2H2O
　　
　　4NO+3O2+2H2O=4HNO3
　　
　　计算量较大。如果我们仔细思考从氧化还原入手，运用电子守恒就会发现，整个过程首先是Cu、Ag失电子HNO3得到电子转化成氮的氧化物，然后氮的氧化物失电子O2得电子，氮的氧化物又转化成HNO3。从而可知Cu、Ag失去的电子数等于O2得到的电子数。
　　
　　设Cu的物质的量为xmol、Ag的物质的量为ymol
　　
　　得到      64x +108y =14
　　
　　2x + y = 1.12/22.4 × 4
　　
　　解之       x = 0.05          mCu = n ? MCu = 0.05mol × 64g/mol =3.2g
　　
　　这样以来就避免了讨论和复杂的计算。
　　
　　综合以上两例，希望同学们遇到氧化还原反应的题目时，应多思考，找出电子转移的情况，恰到好处用好“电子守恒”。
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