氧化还原反应发生时必然伴随着电子转移,在做与氧化还原反应相关的混合物计算时使用平均摩尔电子质量法,可以快速理清思路、简化过程,非常实用。
一、平均摩尔电子质量法的解题原理
摩尔电子质量(下文用Me-表示),是指在氧化还原反应中每转移1mol电子时对应的某种反应物(或产物)的质量。根据定义可以推知:
摩尔电子质量(g/mol e-) == 物质的质量(g) / 转移电子物质的量(mol e-)
对于金属来说,其摩尔电子质量在数值上也等于其相对原子质量除以化合价。如:金属镁、铁、锌、钠、铝等跟稀酸反应生成氢气时,摩尔电子质量分别为12、28、32.5、23、9g/mol e-;铜、铁、铝等在跟Cl2、HNO3等反应生成相应的盐时,摩尔电子质量分别为32、56/3、9g/mol e-。
显然,在氧化还原反应中,每一种含变价元素的物质都有一个Me-值。如果是同类物质所组成的混合物,则有一个平均摩尔电子质量(Me-)。利用平均摩尔电子质量法,根据平均值原理可以快速判断某些混合物的组成;若是双组分体系,还可利用十字交叉法计算出两组分的比例。
二、平均摩尔电子质量法的应用
1,直接判定单一物质的成份
例1:(2001全国理综试题)用足量的CO还原32.0g某种氧化物,将生成的气体通入足量澄清石灰水中,得到60g沉淀,则该氧化物是( )。
(A) FeO (B) Fe2O3 (C) CuO (D) Cu2O
解析:由CO----CO2----CaCO3可以推知,32 g 氧化物被还原时共得电子2 e-×60g/100g/mol=1.2mol。题中氧化物的 Me- = 32g /1.2mol e- = 80/3 g/mol e-。而四个选项物质的Me-分别为36、80/3、40 g/mol e-、72 g/mol e-。故此氧化物为Fe2O3。选(B)。
练习1:某金属0.100g与足量的水反应时生成0.005gH2,这种金属是( )。
(A) Na (B) K (C) Ca (D) Rb
2,判断同类混合物的组成
例2:(1998年全国高考)由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升,则混和物中一定含有的金属是
(A) 锌 (B) 铁 (C) 铝 (D) 镁
解析:锌铁铝镁的Me-分别为32.5、28、9、12g/mol e-。而题中混合金属的Me-=10g/(2× 11.2L/22.4L/mol)=10g/mol e-。根据平均值原理,混合金属一定含有铝。选(C)。