电荷总数的定义!如何计算?

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pitterpatter 花朵

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1、 守恒法
多数计算题时已化学反应为依据,化学反应方程式可以表示反应物和生成物之间的质量,微观粒子,物质的量,气体体积等变化关系,又反映出化学反应前后的电荷数,电子得失数、微粒个数都是守恒的.在解题时,运用守恒方法可以使解题思路简明、方法简单、简化解题步骤.
化学反应过程→质量守恒→元素守恒→微粒个数守恒
氧化还原反应→电子守恒 得电子总数 = 失电子总数
电解质溶液 →电荷守恒 阳离子所带正电荷总数 = 阴离子所带负电荷总数
化合物 →化合价守恒 正化合价总数 = 负化合价总数
(1)质量守恒
[例1]某镁、铝合金溶于足量的盐酸中,在形成的溶液中加入过量的NaOH溶液,取出沉淀物干燥,灼烧,剩余残渣和原合金的质量相等,则该镁、铝合金中铝的质量分数为：
A 27% B 40% C 53% D 60%
分析： Mg MgCl2 Mg (OH)2
Al AlCl3 NaAlO2
即：m（Mg、Al）= m（MgO）
由于Mg元素守恒,所以 m（O）= m（Al）
答案：B
[例2]把2.56克纯铜放入盛有一定量的浓硝酸的大试管中,立即发生化学反应.当铜完全反应后,共生成气体1.12升（标况）,计算此反应中耗用硝酸的物质的量是多少?
分析：Cu与浓硝酸反应生成NO2,随着反应的进行,硝酸浓度逐渐减小,在与铜反应时生成NO.可以将混合气NO2、NO看成NOx,利用N元素守恒解题.
Cu ~ 2NO3— NOx ~ HNO3
1mol 2mol 1mol 1mol
2.56/64 a 1.12/22.4 b
a = 0.08mol b = 0.05mol
∴共消耗HNO3 0.13mol.
（2）氧化还原反应中电子守恒
[例3]如果用0.3mol/L的Na2SO3溶液16mL,刚好将3.2×10-3mol的强氧化剂[RO(OH)2]+溶液中的溶质还原到较低价态,则反应后R的最终价态是
A 0 B +1 C +2 D +3
分析：还原剂Na2SO3中 失电子总数0.3×0.016×2
氧化剂[RO(OH)2] +中 得电子总数 3.2×10-3 × (5—x)
根据电子守恒：0.3×0.016×2 = 3.2×10-3× (5—x)
∴x = +2
答案：C
[例4]往VmL FeBr2溶液中缓慢通入a mol Cl2,结果溶液中有一半Br-离子被氧化为溴单质,则原FeBr2溶液的物质的量浓度为
A 2×103a/V (mol/L) B 103a/V (mol/L)
C 3×103a/V (mol/L) D 500a/V (mol/L)
分析：Fe2+、Br-均具有还原性,Fe2+的还原性比Br-强,氧化剂Cl2先氧化Fe2+.根据题意,Br-有一半被氧化,则Fe2+全部被氧化.a mol Cl2参加反应即转移2a mol电子,Fe2+全部被氧化,一半Br-被氧化时,也应转移2a mol电子,可计算出Fe2+为a mol,FeBr2也为a mol.
答案：B
（3）电荷守恒
[例5]酸雨是因为燃烧煤和石油,生成硫、氮的氧化物溶于水,生成硫酸和硝酸的缘故.某次雨水分析数据如下：[NH4+]=2.0×10-6mol/L [Na+]=3.0×10-6mol/L [NO3-]=2.3×10-5mol/L
[Cl-]=6.0×10-6mol/L [SO42-]=2.8×10-5mol/L,此次雨水的pH值接近于
A 2 B 3 C 4 D 6
分析：由于雨水呈电中性,根据电荷守恒,阴、阳离子所带负、正电荷总数应相等.
即：[H+]+[NH4+]+[Na+]=[NO3-]+[Cl-]+[OH-]+2[SO42-],[OH-]较小,忽略不计.代入数据,得：[H+]=8×10-5mol/L,pH≈4.
答案：C
[例6]镁条在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁,将燃烧后的产物溶解在60mL浓度为2.0mol/L的盐酸中,再用20mL 0.5mol/L NaOH溶液中和多余的盐酸,然后再向此溶液中加入过量的碱,把氨全部蒸出来,用稀盐酸吸收,稀盐酸增重0.17g,求镁带的质量.
分析：

(A) (B) (C)
在溶液B中,根据电荷守恒,有下列关系：
2 × n(Mg2+) + n (NH4+) + n (Na+) = n (Cl-)
代入数据,得n(Mg2+)= 0.05mol
答案：镁条质量1.2克
2、 差量法
差量法的实质是利用反应体系中某化学量从始抬到终态的差量,作为解题的突破口.这些差量主要有：体积差、质量差、物质的量差、压强差、溶液质量差、溶解度差.
从任何一个化学反应中,均可找到一个或多个有关量的差值,因此使用此法解题时,必须仔细分析题意,理清思路,选定好相关物理量的差值.
利用差量法解题可以使许多化学计算解法从简.
[例7]氯气通入氨水中发生下列反应：3Cl2 + 8NH3 = 6NH4Cl + N2,使1.12L氯、氮混合气（90%Cl2、10%N2）通入浓氨水,实验测得送出的气体在标况下为0.672L（50%Cl2、50%N2）,问在反应中有多少克氨被氧化?
分析：本题解题方法有多种,其中利用反应前后混合气体的体积差来求解是最快的方法.
设被氧化的氨的质量为x
3Cl2 + 2NH3(被氧化的氨)→ N2 △V
3×22.4L 34g 22.4L 4.48L
x (1.12 – 0.672)L
x = 0.34g
[例8]先将卤素互化化合物BrCln4.66g溶于水,再通入过量的SO2,发生如下反应：
BrCln +(n+1)H2O + SO2 === HBr + nHCl + H2SO4,然后将所得溶液调至中性,再加入过量的Ba(NO3)2溶液,除去生成的沉淀后,所得溶液用过量的AgNO3溶液处理,可得到15.46g沉淀,试确定卤素互化物BrCln的n值.
分析：通过阅读题目,我们可得到如下信息：BrCln与SO2反应得到HBr、HCl和H2SO4,再加入过量Ba(NO3)2,除去SO42-,滤液中加入AgNO3,将Cl-、Br-全部转化为AgCl、AgBr沉淀,所以15.46g是AgCl、AgBr的总质量.而AgCl、AgBr中氯元素、溴元素均来自BrCln,利用差量法可求出Ag+的质量.
∵AgCl、AgBr中氯元素、溴元素均来自BrCln
∴Ag+的质量：15.46 – 4.66 = 10.8(g)
BrCln ~ (n+1)Ag+
80+35.5n 108(n+1)
4.66 10.8
n = 3
从以上的解法可以看出,应用差量法解题,可以使计算简便.

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