电子守恒原理的应用

主题2物质的性质与变化第3讲电子守恒原理的应用教学目标知识与能力1．会确定在氧化还原反应中，1mol氧化剂、还原剂参加反应，或生成1mol氧化产物、还原产物转移电子的物质的量。2．理解电子守恒应用于氧化还原反应方程式配平的原理；能根据氧化还原反应方程式的特征，合理选择配平的方法。过程与方法1．能根据电子守恒原理确定氧化还原反应的产物，进行有关计算。2．会应用电子守恒原理解决原电池、电解池等其他有关化学问题。情感态度与价值观根据“得与失”、“升与降”对立的统一，树立辩证的唯物主义观。重点难点根据电子守恒原理进行有关计算。缺项配平：教学过程一、电子守恒原理的描述1．用自己的语言描述电子守恒原理2．对于“氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物”反应，具体如何体现电子守恒原理。二、氧化还原反应方程式的配平1．介绍常见的配平方法，体会配平的基本原则和方法（1）顺向配平法：一般从反应物着手配平。例1：Pt+HNO3+HCl=H2PtCl6+NO↑+H2O分析：还原剂Pt和氧化剂HNO3中N的化合价全变，可从反应物着手先确定Pt和HNO3的系数。确定了Pt和HNO3的系数分别为3和4之后，再用观察法配平其余物质的系数，得到：3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO↑+8H2O（2）逆向配平法：当配平反应物（氧化剂或还原剂）中的一种元素出现几种变价的氧化—还原方程式时，如从反应物开始配平则有一定的难度，若从生成物开始配平，则问题迎刃而解。例2：P+CuSO4+H2O=Cu3P+H3PO4+H2SO4分析：这一反应特点是反应前后化合价变化较多，在配平时可选择变化元素较多的一侧首先加系数。本题生成物一侧变价元素较多，故选右侧，采取从右向左配平方法（逆向配平法）。应注意，下列配平时电子转移都是逆向的。所以，Cu3P的系数为5，H3PO4的系数为6，其余观察配平。解：11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4（3）离子型氧化还原反应配平离子型氧化还原反应配平时，遵循整体法配平的同时，还可从两边的电荷守恒出发．例3：Cr3++Na2O2+OH-—CrO42-+Na++H2O分析：Na2O2中的氧元素都被还原为-2价，可用整体法363:3Cr22121:222OONa中×2指3Cr计量数为2×3指22ONa计量数为3根据电荷守恒，用观察法配平其他化学计量数：2Cr3++3Na2O2+4OH-—2CrO42-+6Na++2H2O（4）缺项配平：一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，在通过比较反应物与生成物，确定缺项（一般为H2O、H+、OH-），最后观察法配平．例4：将NaBiO3固体加入MnSO4的混合溶液里，加热后溶液显紫色（Bi3+无色），反应的离子方程式如下：NaBiO3+Mn2++H+—Na++Bi3+++试完成并配平方程式．分析：溶液显紫色说明由MnO4-生成，H+与NaBiO3的氧元素生成H2O，所以右边缺项为MnO4-和H2O．235:3BiNaBiO中572:2Mn×5指3NaBiO计量数为5×2指2Mn计量数为2根据电荷守恒，用观察法配平其他化学计量数：5NaBiO3+2Mn2++14H+=5Na++5Bi3++2MnO4-+7H2O(5)零价配平：复杂的化合物中的化合价无法标出，且仅靠观察法也无法配平，此时可把不知（或难知）化合价的物质看成一个电中性的整体，假设其中所有的元素都为0价，在根据化合价升降配平方程式，不影响配平结果．但需要注意的是：按零价法分析的价态升降根据与该反应实际的价态升降不符，零价法只是配平的一种方法和技巧．例5：Fe3C+HNO3—Fe(NO3)3+NO2↑+CO2↑+H2O分析：设Fe3C中各元素均为0价×1指CFe3计量数为1×13指2NO计量数为133HNO中1)(45:2NON有观察法配平其他化学计量数：1Fe3C+22HNO3=3Fe(NO3)3+13NO2↑+1CO2↑+11H2O(6)均价配平：适用于有机氧化还原方程式的配平．根据氢元素为+1价，氧元素为-2价，确定碳元素的平均价态，在通过适当方法配平．例6：C2H4O+KMnO4+H2SO4—C2H4O2+K2SO4+MnSO4+H2O分析：22101:242COHC中527:4MnKMnO中×5指OHC42计量数为5×2指4KMnO计量数为2用观察法配平其他化学计量数：5C2H4O+2KMnO4+3H2SO4=5C2H4O2+1K2SO4+2MnSO4+3H2O完成资料第11页配平题，体会配平的基本原则和方法。2．对一类特殊氧化还原反应配平的理解试配平：H2S+O2—S+SO2+H2O有无数组配平数据结论：对氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物中有一个是两种或两种以上的物质，该反应可能有无数组配平结果，可以看着是两个独立反应的叠加。从另一个方面看，两个独立反应的叠加是有条件的，否则有无数种可能。三、氧化还原反应产物的计算（完成资料第11页三示例）1．氧化还原反应产物（或产物中元素化合价）的定量确定例1：硫代硫酸钠可作为脱硫剂，已知25.0mL0.100mol/LNa2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl-离子，试分析S2O32-将转化成何种粒子？练习1：羟胺（NH2OH）是一种还原剂．现用25.00mL0.049mol/L的羟胺的酸性溶液跟足量的Fe2(SO4)3溶液在煮沸条件下反应，生成Fe2+离子恰好与24.50mL0.02mol/L的酸性KMnO4溶液完全作用生成Fe2(SO4)3，MnSO4等物质，则上述反应中羟胺的氧化产物是A．N2B．N2OC．NOD．NO22．氧化剂与还原剂量的计算例2：有一种生产碘的工业方法是用亚硫酸氢钠还原碘酸盐，每还原出1mol碘分子，理论上需用去的亚硫酸氢钠的物质的量为多少？练习2：（1）含有ngHNO3的稀溶液，恰好使5.6g铁粉完全溶解，若有n/4gHNO3被还原成NO（无其他还原产物），则n值不可能是（）A．12.6B．16.8C．18.9D．25.2（2）在酸性介质中，往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8（连二硫酸铵）溶液会发生如下离子反应：HSOMnOOHOSMn24422822该反应常用于检验2Mn的存在，其特征现象是________________．若反应中有0.1mol还原剂参加反应，则消耗氧化剂的物质的量为________mol．溶液变成紫红色，0.253．原电池、电解池反应中的氧化还原反应例3：某工厂以碳棒为阳极电解Al2O3，已知每生产1mol铝的同时消耗1mol碳，并测得生成的气体为CO和CO2的混合物。假设不考虑空气中氧气参加反应带来的影响，所的混合气体中CO和CO2的物质的量之比是多少？练习3：燃料电池是使气体燃料氧化直接产生电流的装置，燃料电池的研究是本世纪最具挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入丁烷，电池的电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（二氧化锆）晶体，它在高温下能传导O2-（1）该电池放电时的化学反应方程式为：。（2）该燃料电池的电极反应式为：正极：13O2+52e-26O2-负极：2C4H10+26O2--52e-8CO2+10H2O则固体电解质中的O2-向极移动（填“正”或“负”）。（3）某金属的相对原子质量为52.00,用上述电池电解该金属的一种含氧酸盐的酸性水溶液时，阳极每放出3360mL（标准状况）氧气，阴极析出金属10.4g，在该含氧酸盐中金属的化合价为，在该实验中，若不考虑能量的损失，电池中消耗丁烷的质量最少是g（结果精确至0.01g）。（1）2C4H10+13O28CO2+10H2O（2）负(3)+31.34孙金泉执笔2009-8-26