高考化学考点突破：电子守恒思想在化学计算中的应用

氧化还原反应中的电子守恒规律在氧化还原反应中，氧化剂所得到的电子来自于还原剂所失去的电子，即氧化剂所得到电子的总数等于还原剂所失去电子的总数----电子守恒。

这是一条任何氧化还原反应都遵循的规律，也是有关氧化还原反应计算的重要依据。

应用电子守恒解决某些氧化还原反应问题，可以避免书写繁琐的化学方程式，做到事办功倍的效果。

下面以几个实例体会该规律在解题中的应用。

【例1】一定条件下，PbO2与Cr3+反应，产物是Pb2+和Cr2O72-，则与1 mol Cr3+反应所需PbO2的物质的量为（）A．1.5 mol B．3.0 mol C．1.0 mol D．0.75 mol【解析】设所需PbO2的物质的量为x molPbO2→Pb2+：得电子：x mol × (4 - 2)Cr3+→Cr2O72-：失电子：1 mol × (6 - 2)根据电子的得失相等，得x mol × (4 - 2) = 1 mol × (6 - 3)解得，x = 1.5 mol【答案】A【例2】24 mL 浓度为0.05 mol/L的Na2SO3溶液恰好与20 mL 浓度为0.02 mol/L 的K2Cr2O7溶液完全反应，已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为（）A．+2价B．+3价C．+4价D．+5价【解析】设Cr元素在还原产物中的化合价为xK2Cr2O7→Cr ：得电子：20 × 10-3 L × 0.02 mol/L × 2 ×(6 - x) Na2SO3→Na2SO4：失电子：24 × 10-3 L × 0.05 mol/L × (6 - 4) 根据得失电子相等，得20 ×10-3L×0.02 mol/L×2×(6 - x)=24×10-3 L×0.05 mol/L × (6 - 4)解得，x = 3注意：K2Cr2O7中含有两个Cr，每mol K2Cr2O7反应有2 mol Cr 得电子。

【高中化学】电子守恒定律在化学计算中的应用氧化一还原反应是中学化学学习的主线，也是高考必考的考点之一。

在氧化一还原反应中遵循电子守恒，即氧化剂得到电子物质的量(或个数)等于还原剂失去电子的物质的量(或个数)。

若将电子守恒规律应用来解化学计算题，可以大大简化我们的计算过程，收到事半功倍的效果。

下面通过几个例题，谈谈电子守恒定律在化学计算中的应用。

一、在“活性金属与酸或水反应生成氢气”问题中的应用活泼金属与酸或水反应产生氢气这类题很常见，很多学生认为解这类题比较难，我认为根本原因是没有弄清这类反应的实质：活泼金属失去电子，+1价的氢得到电子，而金属失去电子的物质的量等于生成氢气所需得到电子的物质的量，即n(金属)xan==n(氢气)x2(n(金属)：金属的物质的量，an：金属变化的化合价，n(氢气)：氢气的物质的量)示例1a和B是具有相同短周期的两个元素。

9ga的元素质量与足量的B气态氢化物水溶液反应，生成11.2l的氢（在标准条件下）。

A和B可以形成化合物ab。

A原子核中的中子数比质子数多1。

a和B的元素是通过计算确定的。

解析：根据a、b可形成化合物ab，及a单质与足量的b的气态氢化物水溶液反应产生h2，可知a为金属元素且在上述反应中化合价表现为+3，n(h：)一11．2l+22．4l／mol-=0．5mol，n(金属)一9g~mgrnol代入上述公式：9g~mgmolx3-~-0．5molx2，得m一27g／mol，所以a为a1元素，可以进一步确定b为c1元素。

二、在金属与硝酸反应中的应用例25．12g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完时，共收集到标准状况下的气体3．36l，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需要通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?分析：铜失去电子的物质量==硝酸还原以获得电子的物质量=一氧化氮的还原产物NO，NO：消耗氧气的物质量，省略中间计算，即，铜失去电子的物质量=氧获得电子的物质量。

“电子守恒法”在氧化还原反应中的应用氧化还原反应是高考考查的重点内容之一，考查的方式多种多样，采用合适的方法会简化解题过程、提高正答率.有的同学不能够很好地运用“电子守恒”这一氧化还原反应的重要守恒规律，从而常常会感到氧化还原反应的问题比较棘手，在平时的教学中也有学生常常问及此类的题目.在氧化还原反应的定量计算的考查题型中如果能很好的利用这个守恒规律，会使问题简化、解题效率提高.现将电子守恒法在氧化还原反应方程式的配平和定量计算两个方面的应用小结如下：首先，氧化还原反应方程式的配平虽然近几年高考没有直接考查，但它是将这部分知识融合在其他题中来考查的，因此，掌握利用电子守恒法来配平氧化还原反应方程式是中学生必备的知识技能，并且这种方法很通用.例1配平下列方程式（1） NH3+O2NO+H2O分析在反应中N：―3价+2价，即每个N原子失去5e―，O：0价―2价即每个O2分子得到4e―，最小公倍数是20，所以，NH3计量数为4，O2计量数为5，然后再利用原子守恒可得到方程式中各物质的化学计量数为4NH3+5O2=4NO+6H2O（2） FeS2+O2Fe2O3+SO2分析此反应中的FeS2中Fe、S元素的化合价均发生变化，因此要整体考虑，FeS2：Fe：+2+3失1e―2S：―1+4失10e―失11e―×4O2：2O：0 ―2得4e―×11即可得到FeS2，O2的计量数分别为4、11，再由原子守恒可得： 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2（3） P+CuSO4+H2OCu3P+H3PO4+H2SO4分析此反应中生成物中的Cu3P中Cu、P元素的的化合价均发生变化，因此也要作为整体考虑，且此方程式要从生成物开始配平，3Cu： +2+1得3e―P：0―3得3e―Cu3P得6e―×5P：0+5失5e―H3PO4失5e―×6即可得到生成物中：Cu3P、H3PO4的计量数分别为5、6再利用原子守恒即可得到方程式的计量数为11P+15CuSO4+24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4其次，在氧化还原反应的相关定量计算中，很好的利用电子守恒法也可使解题过程简化，便于理解.例2将3.48 g Fe3O4完全溶解在10 mL，1 mol/L H2SO4（aq）中，然后加入K2Cr2O7（aq） 25 mL，恰好使溶液中Fe2+全部转化为Fe3+，Cr2O2+7全部还原为Cr3+，则K2Cr2O7（aq）的物质的量浓度为A.0.05 mol/LB.0.1 mol/LC.0.2 mol/LD.0.3 mol/L分析此题考查的就是学生对氧化还原反应实质的认识，并需要写出化学方程式，利用电子得失守恒即可找出物质之间的量的关系，Fe3O4中有13的Fe为+2价，且Fe2+被氧化为Fe3+只失1e―，即 n（Fe3O4）=n（Fe2+）=n（e―），K2Cr2O7中+6价Cr被还原为Cr3+需得3e―，即6n（K2Cr2O7）=n（e―），由电子守恒可得n（Fe3O4）=n（e―）=6n（K2Cr2O7），n（Fe3O4）=3.48 g232 g/mol=0.015 mol，n（K2Cr2O7）=n（Fe3O4）6=0.0025 mol，则c（K2Cr2O7）=0.0025 mol0.025 L=0.1mol/L，答案为选项B.例311.2 g Cu、Mg混合粉末溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中，当金属粉末完全溶解后，收集到0.2 mol的NO气体（设稀硝酸的还原产物只有NO），反应后的溶液中加入足量的KOH溶液，可生成氢氧化物沉淀质量A.18.8 gB.20 gC.22 gD.21.4 g分析此题如果常规思维会先求出得到Cu、Mg的物质的量，再求出Cu（OH）2、Mg（OH）2的物质的量，最后求出总质量.但采取电子守恒法计算过程就会简单得多，0.2mol的NO得到电子的物质的量即为Cu2+、Mg2+结合OH―的物质的量，生成氢氧化物的质量即为金属的质量和OH―的质量之和，n（OH―）=n（e―）=3n（NO）=0.6 mol，所以，m总=m（Cu、Mg）+m（OH―）=11.2 g+0.6×17 g=21.4 g，即答案为选项D.例4Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu（NO3）2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为A.1∶7B.1∶9C.1∶5D.2∶9分析此题不需要写出化学方程式，利用电子守恒可得出Cu2S与NO2、NO物质的量的关系，每摩尔Cu2S生成Cu（NO3）2、CuSO4失去电子为10 mol，每摩尔NO2、NO生成时得到4 mol电子，利用电子守恒可得2n（Cu2S）=5[n（NO2）+n（NO）]，再结合原子守恒反应中n（Cu2S）=n[Cu（NO3）2]，两式结合可得实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为1∶7，答案为A.总之，在氧化还原反应的相关问题中，如果能准确找出氧化剂和还原剂，弄清发生化合价变化的元素的得失电子的关系，很好的利用电子守恒建立关系式，就能够很快的找到解题思路，使问题简单化.。

电子守恒法的应用计算应用1 电子守恒法的一般计算[典例导航]Na2S x在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2S x与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为________。

[思路点拨]答案：5[对点训练]1．(2018·某某期末)NaNO2是一种食品添加剂，能致癌。

酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式是MnO－4＋NO－2＋―→Mn2＋＋NO－3＋ (未配平)。

下列叙述中正确的是( ) A．该反应中NO－2作还原剂，由此推知HNO2只具有还原性B．反应过程中溶液的pH减小C．生成2 mol NaNO3需消耗0.8 mol KMnO4D．氧化产物与还原产物物质的量之比为2∶5C[该反应中NO－2转化为NO－3，NO－2作还原剂，但HNO2中氮元素的化合价为＋3，氮元素还有－3价、0价、＋1价、＋2价，故HNO2不仅具有还原性，还具有氧化性，A项错误；配平离子方程式为2MnO－4＋5NO－2＋6H＋===2Mn2＋＋5NO－3＋3H2O，反应过程中消耗H＋，溶液的pH增大，B 项错误；2 mol NaNO 3生成转移电子2×(5－3)mol ＝4 mol,0.8 mol KMnO 4消耗转移电子0.8×(7－2) mol ＝4 mol ，符合电子守恒，C 项正确；氧化产物与还原产物分别为NO －3与Mn 2＋，根据电子守恒n (NO －3)×2＝n (Mn 2＋)×5，故n (NO －3)∶n (Mn 2＋)＝5∶2，D 项错误。

]2．(1)(2016·全国卷Ⅱ)联氨(N 2H 4)是一种常用的还原剂。

其氧化产物一般为N 2。

联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。

理论上1 kg 的联氨可除去水中溶解的O 2________kg 。

(2)(2015·全国卷Ⅱ)工业上可用KClO 3与Na 2SO 3在H 2SO 4存在下制得ClO 2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。

“守恒法”在化学计算中的应用——得失电子守恒说明：本部分内容是高中化学守恒法计算中的一部分重要知识，不仅在元素化合物的分析中很重要，更重要应用于化学方程式、离子方程式的分析和书写。

可以说这部分知识贯穿于整个高中化学的学习，因此非常适用于高二下学期或高三的一轮复习。

一、教学背景（1）设计背景：《“守恒法”在化学计算中的应用——得失电子守恒》这一部分内容贯穿于整个高中化学的学习，重要性不仅是对元素化合物的分析，更是对化学方程式、离子方程式的书写，在学生的化学学习中占有重要地位。

通过微课的学习，掌握得失电子守恒在化学计算中的常见的类型，不仅进一步复习了元素化合物的知识，同时剖析典型例题时教学生如何利用“得失电子守恒法”来简化解题的过程，从而提高解题的技巧和能力。

在遵循新课程的教学理念前提下，从“知识技能、过程方法、情感态度与价值观”三维目标出发，设计相应的例题，引导学生如何去分析问题、解决问题，培养他们的化学素养。

（2）学情背景：微课内容是在前面学习了氧化还原反应的基本概念、元素化合物知识及化学原理等。

因此，学生已不仅掌握化学的基本知识和基础的原理，同时也掌握氧化还原反应的分析、配平及应用，有一定的化学学习能力。

为此，通过微课的学习可以进一步提高学生分析问题、解决问题的能力，同时也有助于建立“守恒”思想，建构核心知识。

教师只有做到心中有教材，心中有学生，教师的教学更具有针对性，教学效果更具有有效性。

二、教学目标知识与技能1、通过对例题的分析，掌握得失电子守恒在化学计算中的常见解题类型；2、进一步巩固元素化合物及反应原理的基础知识。

过程与方法1、通过例题的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力；2、通过习题的分析，建立学生的“守恒”思想和建构核心知识的方法。

情感态度与价值观1、用化学的学科思想解决实际问题，培养学生学习化学的素养；2、通过一题解一类，培养了学生融会贯通、举一反三的能力。

三、教学方法微课主要采用讲授法、分析法和归纳法等教学手段，让学生从感性认识到理性分析，循序渐进，归纳总结，使知识点得以巩固和落实。

电荷守恒法在化学计算中的应用1.配离子的计算：在配离子的计算中，电荷守恒法是非常重要的。

对于配离子化合物，配离子的总正电荷必须等于配离子的总负电荷。

通过电荷守恒法，我们可以计算出配离子中所含离子的个数以及它们的电荷，从而确定配离子的结构。

2.化学方程式的平衡：在平衡化学方程式的过程中，电荷守恒法也是一个非常重要的应用。

在平衡化学方程式的过程中，反应物和生成物中所含的正电荷和负电荷必须相等。

通过电荷守恒法，我们可以确定反应物和生成物的电荷以及它们的个数，从而平衡化学方程式。

3.离子反应的计算：在离子反应中，电荷守恒法也是一个非常重要的应用。

在离子反应中，阳离子和阴离子的总电荷必须相等。

通过电荷守恒法，我们可以计算出反应物和生成物中所含离子的个数以及它们的电荷，从而确定离子反应的产物。

4.化学反应的计算：在化学反应的计算中，电荷守恒法同样是一个重要的应用。

在化学反应中，反应物和生成物的总电荷必须相等。

通过电荷守恒法，我们可以计算出反应物和生成物中所含离子的个数以及它们的电荷，从而确定化学反应的产物。

5.离子的浓度计算：在溶液中，离子的浓度可以通过电荷守恒法进行计算。

通过电荷守恒法，我们可以计算出溶液中所含离子的个数以及它们的电荷，从而确定离子的浓度。

除了以上应用，电荷守恒法还可以在其他化学计算中发挥作用。

总之，电荷守恒法是化学计算中一个非常重要的原则，它可以帮助我们确定化学反应中所含离子和它们的电荷，从而确定化学反应的产物和离子的浓度。

通过电荷守恒法的应用，我们可以更好地理解和解释化学反应以及离子反应的过程。

守恒法在化学计算中的应用化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、原子守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。

1. 元素和原子守恒（质量守恒）【例1】（2015全国新课标Ⅰ-９）乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途，其结构式如图所示。

将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。

若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为（C ）A ．1：1B ．2：3C ．3：2D ．2：1【解析：该有机物的分子式为C 6H 12N 6，根据元素守恒，则C 元素来自甲醛，N 元素来自氨，所以分子中的C 与N 原子的个数比即为甲醛与氨的物质的量之比为6:4=3:2，答案选C 。

】【例2】8gNa 2O 2、Na 2O 、Na 2CO 3、NaOH 的混合物与200 g 质量分数为36.5%的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终所得固体质量为（ B ）A. 8 gB. 11.7gC. 15.3gD. 无法计算【解析：在整个反应过程中 氯离子和钠离子只生产了氯化钠，既然是恰好完全反应 n(HCl)= n(NaCl) 而 n(HCl)=200g ×3.65%÷36.5g/mol=0.2 mol所以m(NaCl)=n(NaCl) ×M(NaCl)= n(HCl) ×M(NaCl)=0.2mol ×58.5g/mol=11.7g 】【练习】将一定量的Fe 和Fe 2O 3的混合物投入到250mL2.0mol ／L 的硝酸中，反应共生成1.12L NO （标准状况下），再向反应后的溶液中加入1.0mol ／L 的NaOH 溶液，当沉淀完全时所加NaOH 溶液的体积最少是 （A ）A.450mLB. 500mLC. 400mLD. 不能确定【解析：n(NO)=0.05mol ，此时溶液中剩余的n(NO 3-)=0.45mol ，当沉淀完全时，溶液中的溶质是NaNO 3--0.45mol ，据Na +守恒需NaOH0.45mol ——450mL 】2. 电荷守恒法【例3】将8g Fe 2O 3投入150mL 某浓度的稀硫酸中，再投入7g 铁粉收集到1.68L H 2（标准状况），同时，Fe 和Fe 2O 3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L 的NaOH 溶液150mL 。

得失电子守恒在化学计算中的应用陕西咸阳中学 郑敏 712000氧化还原反应的计算是高考的热点，同时也是学生的难点，现几个例题说明得失电子守恒在氧化还原反应中的应用。

得失电子守恒指在氧化还原反应中，失去电子和得到电子的总数相等。

一、取合金（Fe 2Al ）2.78g 溶于100ml 某硝酸溶液中，待反应完全后得到1.12L （标准状况）NO 气体（设两者恰好完全反应），则原硝酸溶液的物质的量浓度是多少？分析：mol NO n molA e n 05.0)(02.01F 2==）（∴ n(A1)=0.02mol n(Fe)=0.04mol反应过程中：l A 0 l A 3+ ↑3e -e F 0 Fe x+ ↑-xe35HNO +NO 2+ ↓ -e 3 由得失电子守恒可知：0.02×3+0.04·X=0.05×3X=2.25∴n(HNO 3) =n(NO)+3n(Al)+Xn(Fe)=0.05+3×0.02+2.25×0.04=0.2mol∴n(HNO 3)=1.21.02.0-=L mol L mol二、铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO 2、N 2O 4、NO 的混合气体，这些气体与5.6LO 2（标准状况）混合后通入水中，原有气体完全被水吸收生成硝酸，则消耗铜的质量为 g 。

分析：反应过程中，失去电子的是Cu ，最终得电子的是O 2，浓HNO 3相当于转移电子的载体。

设：耗Cu 为Xgu 0C ——u 2C + ↑-e 220O ——O 22- ↑-e 4由得失电子守恒得： 44.226.5264⨯=⨯xx=32(g)三、现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验（计算pH 时假定溶液体积没有变化）： ①向其中一份固体中加入100mL 2.0mol/L 的NaOH 溶液，加热使其充分反应后过滤，测得滤液的 pH =14；②向另一份固体中加入140mL4.0mol/L 的HCl 的溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H +、 Fe 2+和 Al 3+ 三种阳离子且 pH=0.计算实验②产生气体的体积（标准状况）。

守恒法在化学计算中的应用一、守恒法的基本题型和解题依据1、参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物的质量总和，这个规律叫质量守恒定律。

其本质是：化学反应前后，各元素的原子的种类，数目没有改变。

所以，在一切化学反应中都存在着质量守恒、原子个数守恒。

2、氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化，其本质是在反应中有电子转移。

由于物质间得失电子数相等，所以，在有化合价升降的元素间存在化合价升降总数相等的守恒关系。

因而有电量守恒（又称电子得失守恒）及化合价守恒。

3、由于物质是电中性的，因而在化合物和电解质溶液中，阴阳离子所带电荷数相等，存在电荷守恒二、例题应用指导（一）质量守恒：在化学反应中，参加反应的反应物的总质量等于反应后生成物的总质量，反应前后质量不变。

例1.在臭氧发生器中装入100mlO2，经反应3O2=2 O3，最后气体体积变为95ml（体积均为标准状况下测定），则反应后混合气体的密度为多少？【分析】根据质量守恒定律反应前后容器中气体的质量不变，等于反应前100ml O2的质量。

则反应后混合气体的密度为：d=（0.1 L /22.4 L·mol－1 ×32g·mol－1）/0.095 L =1.5 g/L例2、将足量的金属钠投入到100gt°C的水中，恰好得到t°C时NaOH饱和溶液111g，则t°C 时NaOH的溶解度为____克。

[分析解答]：由于2Na+2H2O=NaOH+H2所以，反应前总质量为,反应后总质量为若设Na的物质的量为xmol，则=xmol.据质量守恒定律有：23x+100=111+x×2，得x=0.5∴=0.5mol×40g/mol=20g(二)原子守恒：在一些复杂多步的化学过程中，虽然发生的化学反应多，但某些元素的物质的量、浓度等始终没有发生变化，整个过程中元素守恒。

例3.有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其内含水7.62%，K2CO32.88%，KOH90%，若将此样品1g加入到46.00ml的1 mol·L－1盐酸中，过量的酸再用1.07mol·L－1KOH溶液中和，蒸发中和后的溶液可得固体多少克？【分析】此题中发生的反应很多，但仔细分析可知：蒸发溶液后所得固体为氯化钾，其Cl －全部来自于盐酸中的Cl－，在整个过程中Cl－守恒。