微学霸第3辑氧化还原反应：第五部分 利用得失电子守恒巧解氧化还原反应计算题 含解析 精品

第五部分 利用得失电子守恒巧解氧化还原反应计算题 灵活应用电子得失守恒是解答的关键，得失电子守恒是氧化还原反应计算的核心思想：得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。

电子守恒法解题的步骤是：首先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量，然后根据电子守恒列出等式。

计算公式如下：n(氧化剂)×得电子原子数×原子降价数=n(还原剂)×失电子原子数×原子升价数。利用这一等式，解氧化还原反应计算题，可化难为易，化繁为简。

【典例】物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若HNO3被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是

A．1∶4 【答案】A

【解析】方法一 根据得失电子守恒法求解。设锌的物质的量为2 mol，HNO3的物质的量为5 mol ，生成N2O的物质的量为x(被还原的HNO3的物质的量为2x)。该反应中化合价变化情况：Zn→Zn (价差为2)，2NO3→N2O(价差为8)，则由化合价升降相等，可得 x×

2+

B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5

8 =2 mol ×2，解得x=0.5 mol，则被还原的HNO3的物质的量(2x)为1 mol，未被还原的HNO3的物质的量为4 mol。故反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是1∶4。

方法二 根据题意写出锌与稀硝酸反应的化学方程式并配平：4Zn+10HNO3

4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O，从化学方程式可看出反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是1∶4。

1．PbO2是褐色固体，受热分解为Pb的+4和+2价的混合氧化物，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2，+4价的Pb还原成+2价的Pb；现将1 mol PbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3∶2，则剩余固体的组成及物质的量比是

A．1∶1混合的Pb3O4、PbO

B．1∶2混合的PbO2、Pb3O4 C．1∶4∶1混合的PbO2、Pb3O4、PbO D．1∶1∶1混合的PbO2、Pb3O4、PbO 【答案】A

【解析】本题考查氧化还原反应的电子守恒规律。将1 mol PbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3∶2，则在两步反应中，Pb得到的电子的物质的量比为：(3×4)∶(2×2)=3∶1，即两步反应过程中+4价的铅被还原3的比例为：3∶1，在第一步被还原的铅占铅总数的，故答案为：A。

42．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是

A．60 mL 【答案】A

【解析】本题考查氧化还原反应计算。Cu与硝酸发生反应时，Cu失去电子变为Cu2+，硝酸得到电子生成NO2、N2O4、NO，而NO2、N2O4、NO又被氧气氧化生成硝酸，则Cu失去的电子与O2得到的电子数相等，即n(Cu)×2=n(O2)×4=

1.68L错误！未找到引用源。4，

22.4L/mol0.3mol错误！未找到引用源。

5mol/L2+

B．45 mL C．30 mL D．15 mL

n(Cu)=0.15 mol，n(NaOH)=2n=2n(Cu)=0.3 mol，V(NaOH)=

=0.06 L=60 mL。答案选A。

3．全矾液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置。某溶液中含有NO3和Cr2O7，现向此溶液中滴入29.00 mL 0.1 mol/L的FeSO4溶液，恰好使VO2→VO、Cr2O7→Cr。再滴入2.00 mL 0.020 mol/L KMnO4溶液，又恰好使VO2+→VO2，而Cr3+不变，此时MnO4→Mn2+，则原溶液中Cr的质量为

A．156 mg 【答案】D

【解析】本题考查氧化还原反应中电子守恒的巧妙运用。根据题意Fe2+失去的电子数等于VO2、Cr2O7得到的电子数之和，而VO2得到的电子数等于MnO4得到的电子数，设原溶液中Cr的质量为m，则29.00×10−3 L×0.1 mol/L×1=

+2+++2+

223+

B．234 mg C．31.2 mg D．46.8mg

m错误！未找到引用源。

52g/mol

3+2.00×10L×0.020 mol/L×5，m=0.0468 g=46.8 mg。答案选D。

4．2.8 g Fe全部溶于一定浓度、200 mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体1.12 L，测得反应后溶液的pH为1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断正确的是

A．反应后的溶液最多还能溶解1.4 g Fe B．反应后溶液中c(NO3)=0.85 mol/L C．反应后溶液中铁元素可能以Fe2+形式存在 D．1.12 L气体可能是NO、NO2的混合气体 【答案】B

【解析】本题考查混合物的计算。根据题目反应后溶液的pH=1，可推得反应之后氢离子浓度为0.1mol/L，所以溶液中还存在0.1mol/L的HNO3，可知铁没有过量，所以溶液中的铁元素以Fe离子存在，故C错误；2.8g铁即0.05mol，1.12L气体即0.05mol，铁从0价到+3价，失去的电子数为0.15mol，根据得失电子守恒，气体中氮元素的平均价态为+2价，所以气体全部是NO，故D错误；反应后溶液中的硝酸根离子的物质的量为：

n(NO3)=n(HNO3)+3n=0.1 mol/L×0.2 L+3×0.05 mol=0.17 mol，所以c(NO3)=

3+

−3

0.17mol错0.2L误！未找到引用源。=0.85 mol/L，故B正确；当溶液中的铁全部以Fe2+离子存在，那么消耗的铁最多，根据反应①3Fe+8HNO3

3Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O，此时消耗的铁为

n(Fe)=

33n(HNO3)= 0.02mol错误！未找到引用源。=0.0075mol，根据反应②Fe+2Fe3+

88113Fe2+，此时消耗的铁为n(Fe)=×n(Fe3+)=×0.05 mol=0.025 mol，所以总的消耗

22的铁为0.0075 mol+0.025 mol=0.0325 mol，所以质量为0.0325 mol错误！未找到引用源。×56 g/mol=1.82 g，故A错误；答案选择B。

5．向27.2g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2，在所得溶液中加入l.0 mol/L的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g。下列有关说法不正确的是

A．Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1 B．硝酸的物质的量浓度为2.6 mol/L C．产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol 【答案】B

【解析】本题考查混合物的计算。根据题意，加入l.0 mol/L的NaOH溶液所得沉淀为Cu(OH)2，其质量为39.2g，物质的量为0.4 mol，设Cu和Cu2O的物质的量分别为x、y，则64x+144y=27.2，x+2y=0.4mol，联立方程组解得x=0.2 mol，y=0.1 mol，则Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，正确；B．根据得失电子守恒，Cu、Cu2O失电子总数等于硝酸得电子总数，即0.2×2+0.1×2= n(NO)×3，则n(NO)=0.2 mol，最后溶液呈中性，则

n(NO3)=n(Na+)=n(NaOH)= l.0 mol/L×1.0 L=1 mol，则硝酸的物质的量浓度为

0.2mol1mol

0.5L错误！未找到引用源。=2.4 mol/L，错误；C．因 n(NO)=0.2 mol，则产生的NO在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L，正确；D．由B可知硝酸的总物质的量为1.2 mol，生成硝酸铜的物质的量为0.4 mol，生成NO的硝酸为0.2 mol，则剩余的硝酸为1.2 mol−0.4 mol×2−0.2 mol=0.2 mol，正确。答案选B。

6．将两种硫酸盐按一定比例混合后共熔，可制得化合物X，X溶于水能电离出K、Cr、

22SO2g X中的Cr3+全部氧化为Cr2O7后，溶液中的Cr2O7可与过量KI溶液反4，若将2.83

+

3+

应，得到3.81 g I2，反应的离子方程式为Cr2O7+6I−+14H+

22Cr3++3I2+7H2O，若向溶有

2.83 g X的溶液中，加入过量的BaCl2溶液，可得到4.66 g白色沉淀。由此推断出X的化学式为

A．K2SO4·2Cr2(SO4)3 C．K2SO4·Cr2(SO4)3 【答案】C

【解析】向X的溶液中加入过量的BaCl2溶液，得到4.66 g白色沉淀，该白色沉淀为硫酸钡，硫酸钡的物质的量为

2

B．2K2SO4·Cr2(SO4)3 D．3K2SO4·2Cr2(SO4)3

4.66g21错误！未找到引用源。=0.02 mol，根据SO4守233gmol2恒可知，溶液中n(SO4)=0.02 mol。设1 mol X中含有x molSO4，则M(X)=

−1

2.83g0.02mol/xmol错误！未找到引用源。=141.5x g·mol。由于M(X)为整数，则x应为偶数，只有C项符合。

7．目前处理酸性Cr2O7废水多采用铁氧磁体法，该法是向废水中加入FeSO4 ·7H2O将Cr2O7还原成Cr，调节pH，Fe、Cr转化成相当于：FeO4(铁氧磁体，罗马数字表示元

3+

Ⅱ

22素价态)的沉淀。处理1mol Cr2O7，需加入a mol FeSO4 • 7H2O，下列结论正确的是

A．x =0.5，a =8 C．x = 1.5，a =8

2B．x =0.5，a = 10

D．x = 1.5，a = 10

【答案】D

【解析】处理1 mol Cr2O7，需加入a mol FeSO4•7H2O，根据铬原子守恒得，1 mol

2Cr2O7完全反应后生成 2/(2−x) mol FeⅡO4，根据铁原子守恒得a mol=2(1+x)/(2−x)mol

2①，该反应中得失电子数相等，1mol×2×3=2/(2−x)mol×(3−2)×x，解得x=1.5，将x=1.5代入①得a=10。

8．1.76g铜镁合金完全溶解于50 mL、密度为1.40 g/cm、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2气体1792 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入适量的1.0 mol/L NaOH溶液，恰使溶液中的金属离子全部沉淀。下列说法不正确的是

A．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L B．加入NaOH溶液的体积是50 mL

C．浓硝酸在与合金反应中起了酸性和氧化性的双重作用，起氧化性的硝酸的物质的量为0.08 mol

D．得到的金属氢氧化物的沉淀为3.12g 【答案】B

【解析】本题考查混合物的计算。密度为1.40 g/cm3、质量分数为63%的浓硝酸浓度为

3

c=

100010001.40.63 错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=14.0 mol/L，故Mr63A正确；1792 mL NO2即0.08 mol，根据N守恒，起氧化性作用的硝酸的物质的量为0.08 mol，故C正确；HNO3到NO2 化合价从+5到+4，所以生成0.08 mol的NO2得到0.08 mol的电子，根据得失电子守恒，失去的电子为0.08 mol，因为铜镁合金失去电子得到的金属离子都是+2价，所以铜镁合金一共有0.04 mol，沉淀0.04 mol的铜镁合金需要0.08 mol的氢氧化钠，即需要80 mL 1.0 mol/L的NaOH ，故B错误；金属氢氧化物相对于铜镁合金增加的质量恰好是氢氧根的质量，0.08 mol的氢氧化钠，氢氧根的质量为0.08 mol×17 g/mol=1.36 g，所以金属氢氧化物的质量为1.76 g+1.36 g=3.12 g，故D正确。

9．向59.2 g Fe2O3和FeO的混合物中加入某浓度的稀硝酸1.0 L，固体物质完全反应，生成NO和Fe(NO3)3。在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液2.8 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为85.6g。下列有关说法错误的是

A．Fe2O3与FeO的物质的量之比为1∶6 B．硝酸的物质的量浓度为3.0 mol/L C．产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L

D．Fe2O3、FeO与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol 【答案】D

【解析】本题考查混合物反应的计算、氧化还原反应的计算。在所得溶液中加入NaOH溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO3，

n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×2.8L=2.8mol，沉淀为Fe(OH)3，质量为85.6g，物质的量为

85.6g 错误！未找到引用源。=0.8mol，根据铁元素守恒有n(FeO)+2n(Fe2O3)=n，所以

107mol/L反应后的溶液中n=n=0.8mol，设Fe2O3和FeO的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量有 160x+72y=59.2，根据铁元素守恒有：2x+y=0.8，联立方程解得x=0.1、y=0.6。A．由上述分析可知，n(Fe2O3)∶n(FeO)=0.1mol∶0.6mol=1∶6，正确；B．根据电子守恒，生成NO的物质的量为：

0.6mol1=0.2mol，根据

52N元素守恒可知

3mol错误！未1Ln(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.2mol+2.8mol=3mol，所以原硝酸溶液的浓度为：

找到引用源。=3mol/L，正确；C．根据B可知n(NO)=0.2mol，所以标准状况下NO的体积为：0.2mol×22.4L/mol=4.48L，正确；D．反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n(HNO3)+3n=n(NaNO3)，所以n(HNO3)=n(NaNO3)−3n=2.8mol−3×0.8mol=0.4mol，错误；故选D。