化学计量第三部分：解决氧化还原化学计量

A-level化学初级考试中常见的题型是氧化还原计算题。

此类问题通常出现在卷 1 (MCQ) 中，仅允许 1.5 分钟解决。

它有时也会出现在论文 2 和论文 3 中。看一下其中的一些问题，就会发现提出问题的模式：

例子：

1. CJC 2012论文1

亚碲矿矿物 TeO ₂ (Mr=160.0)常用于制造光纤。结果发现，1.01g TeO ₂ 在矿石样品中需要正好 60 cm ³ 0.035 Moldm ^-3酸化 K ₂ Cr ₂ O ₇ 以获得完全反应。在此反应中，Cr ₂ O ₇ ^2- 转化为Cr ³⁺ 。

最终产品中 Te 的氧化态是多少？

2. 人机交互2012论文1

当铁与氧化铁 (III) 水溶液反应时，形成铁 (II) 离子。
假设反应完成，Fe 和 Fe ³⁺有多少摩尔 一旦反应发生，(aq) 会产生含有两倍摩尔数的 Fe ²⁺ (aq)^的混合物吗？

3. VJC，2006，论文 3

二氟化氙(XeF _{2 )}的水溶液与碘化钾反应产生含碘阴离子，其中碘具有高氧化值。氟化氙₂ 在此过程中被还原为Xe。一位学生提出阴离子可以是碘酸根（V），IO ₃ ^– ，或碘酸根（VII），IO ₄ ^– 。

当0.530g碘化钾与XeF ₂水溶液完全反应时，所有的碘都转化为碘酸根阴离子。随后，当酸化所得溶液并添加至过量的碘化钾溶液中时，形成碘。

发现 28.40 cm ³ 0.900 moldm ^-3 需要硫代硫酸钠才能褪色。

推断出碘酸根阴离子的身份，清楚地显示您的工作。

CJC试卷1解答

提示：大多数MCQ问题的设置方式与此问题相同。

在 2 个氧化还原半方程中，只有其中一个我们可以知道反应物和产物的氧化态（或身份）。 对于另一半方程，我们只知道反应物或产物的氧化态（或同一性）。

怎样才能在最短的时间内解决这个问题呢？

解决方案非常简单：

步骤1

写出已知半方程的反应物和乘积 平衡除 O 和 H 之外的所有原子：

Cr ₂ O ₇ ^2- → 2Cr ³⁺

第2步

计算经历还原或氧化的原子的氧化态。
通过添加适当数量的电子来平衡电荷。

注意：如果您愿意，您可以平衡这个半方程。但这在MCQ中是完全没有必要的。如果它出现在论文2或论文3中，你应该平衡它。

顺便说一句，这个平衡方程可以在数据手册中找到，因此如果您愿意，不妨复制它。

步骤3

写出另一半方程。如果反应物或产物未知，请不要担心。我们用 X 来表示未知物（反应物或产物）。

我们 通过添加 nx 个电子来平衡电荷。

注：由于在半方程之一中 Cr 从 +12 还原至 +6，因此 Te 必须被氧化。因此 电子应该出现在右侧 的半方程。

二氧化_碲 →X+ne

步骤4

根据所写的 2 个半方程，通过确保失去的两个电子 = 获得的电子，推导出氧化还原反应的化学计量摩尔比。

(6e+Cr ₂ O ₇ ^2- → 2 Cr ³⁺ ) xn

(二氧化_碲 → X + ne) x 6

化学计量摩尔比

步骤5

确定氧化还原反应中两种反应物（氧化剂和还原剂）的实际摩尔比

Cr ₂ O ₇ ^2-的摩尔数 = 60/1000 分米³ x 0.0350/模^-3 = 0.0021
TeO ₂摩尔数 = 1.01 /(127.6+32) = 0.00633

实际摩尔比

步骤6

使化学计量比和实际摩尔比相等（因为问题中没有限制和过量的反应物）。确定n的值。

化学计量摩尔比=实际使用的摩尔比

步骤7

使用 n 的值计算 Te 的最终氧化态
TeO ₂中Te的初始氧化态 = +4

自从 它在反应中失去了2个电子，Te的最终氧化态=+6

答：D

思考点：

如果反应物过量会发生什么？该问题通常会陈述过量反应物与另一种反应物之间的后续反应，其中可以找到过量反应物的量。

根据过量反应物的初始量及其过量，可以计算出在氧化还原反应中实际反应的过量反应物的量。

其余过程从步骤 5 继续。

HCI 论文 1 的解决方案

评论：这个问题与上一个略有不同。我们要确定反应物反应的摩尔比，而不是其中一种反应物的初始或最终氧化态。然而，技术几乎是相同的。

步骤1
使用半方程法写出反应的平衡方程

铁+ Fe ₂ O ₃ + 6H ⁺ → 3Fe ²⁺ +3H ₂ O

第2步
建立反应的摩尔比表

注意：问题没有提到最终混合物中有关铁的任何内容，这意味着最终混合物不含铁

步骤3
由于问题指出最终混合物含有两倍的 Fe ²⁺ 与Fe ³⁺相比

答：B

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