“电子守恒法”在氧化还原反应中的应用
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作者: 晏荣青
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+O2→NO+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―×4
O2：2O：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―×5
P：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+24H2O
5Cu3P+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/L
C.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 g
C.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.
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