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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