关键词：电子守恒规律

氧化还原反应(oxidation-reduction reaction, 也作redox reaction)是中学化学的一个重要理论。学好氧化还原反应有助于我们解决很多问题。氧化还原反应是指在反应前后元素的化合价有变化的化学反应。而氧化还原反应的本质则是电子的转移。此类反应遵循着电子守恒规律。

先来了解一下氧化还原反应中的一些概念和规则。氧化还原反应可以理解成由两个半反应构成，即氧化反应和还原反应。在氧化还原反应里，氧化与还原必然以等量同时进行。两者可以比喻为阴阳之间相互依靠、转化、消长且互相对立的关系。氧化反应：还原剂（反应物）→失电子或共用电子对偏离→化合价升高→被氧化→发生氧化反应→生成氧化产物。还原反应：氧化剂（反应物）→得电子或共用电子对偏向→化合价降低→被还原→发生还原反应→生成还原产物。所以氧化还原反应中的电子守恒定律是指在一个氧化还原反应中氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。千万不要小看这么一个电子守恒规律，它却是我们解决很多复杂问题的捷径，甚至有些问题完全依赖于它才能解决。

首先，氧化还原反应方程式的配平就用得失电子守恒法。配平原理是发生氧化还原反应时，还原剂失去电子、氧化剂得到电子。因为整个过程的本质好比是还原剂把电子给了氧化剂，在这一失一得之间，电子守恒。故根据还原剂失去电子的数目和氧化剂得到电子的数目相等，结合二者化合价的改变情况，可以分别把氧化剂、还原剂的计量数计算出来，这样整个氧化还原反应就顺利配平了。

其次，利用得失电子守恒规律可以进行氧化还原反应的快速计算。

例1、在3BrF₃＋5H₂O===HBrO₃＋Br₂＋9HF＋O₂反应中，若有5 mol H₂O作还原剂，则被水还原的BrF₃的物质的量为(　　)

A．3 mol            B．2 mol             C. mol                   D.  mol

解析：BrF₃中溴元素的价态变化有＋3→＋5和＋3→0。其中＋3→＋5为化合价升高，被氧化，失去电子。而＋3→0为化合价降低，被还原，得到电子。水中氧元素的价态由－2→0，化合价升高，被氧化，失去电子。根据电子守恒规律：溴元素得到的电子数=溴元素失去的电子数＋氧元素失去的电子数。5 mol H₂O作还原剂失去的电子的物质的量为5 mol×2=10mol。则被水还原的BrF₃的物质的量n(BrF₃)=  mol。所以答案为D。此题必须运用电子守恒规律，不然真不知该从何入手。

例2、在一定条件下，分别以高锰酸钾、氯酸钾和水为原料制取氧气，当制得同温同压下相同体积的氧气时，三个反应中转移的电子数之比为                。

解析：该题按照常规解法一般先写出以高锰酸钾、氯酸钾和水为原料制取氧气的三个化学方程式，再标出电子转移的方向和数目，根据生成相同物质的量的氧气，求算出转移的电子数。但如果想到氧化还原反应中的电子守恒定律，一眼就看出答案为1:1:1。上述三个反应中得到电子的元素分别为锰元素、氯元素和氢元素，但失去电子的元素只有氧元素，既然最后制得同温同压下相同体积的氧气，则必然有失去的电子数相同，即本题中转移的电子数相同，即为1:1:1。

例3、3.84g铜和一定质量的浓硝酸反应，当铜反应完时，共收集到标准状况下的气体2.24L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？

解析：根据分析整个过程是铜失去电子给了硝酸中的氮，氮又失去电子给了所要求的氧气中的氧。所以有铜失去的电子数=被还原的硝酸得到的电子数=还原产物NO、NO₂消耗的氧气得到的电子数，省去中间计算，得：铜失去的电子数=氧气得到的电子数。

则：n(O₂)=3.84g÷64g/mol×2÷4=0.03mol

V(O₂)=0.03mol×22.4L/mol=0.672L

如果此题按照常规解法，先求出NO和NO₂的量，再根据NO和NO₂分别与O₂反应生成硝酸的化学方程式计算出所需O₂的物质的量，再求其体积。此方法计算量很大而且复杂，容易出错，但运用电子守恒，省去了中间很多计算，使计算简单化。

通过上述三个例题，我们发现氧化还原反应中的电子守恒规律的巧妙运用，有时候可以起到奇妙的效果，使一个本来很复杂的问题迎刃而解。电子守恒规律是我们解氧化还原反应的一把钥匙，巧妙地运用电子守恒法可以快速准确地解决问题，提高我们多角度分析问题、解决问题的能力。在运用中要注意一定要准确找到氧化剂和还原剂得失电子的数目。