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氧化还原反应中的反应先后顺序问题解析

时间:2006-03-17 12:28   来源:摘抄于因特网    作者:黄勇  点击:次  所属专题： 反应先后

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在氧化还原反应中，经常遇见象浓度相近的若干还原剂的溶液中加入同一氧化剂，或浓度相近的若干氧化剂的溶液中加入同一还原剂的问题。要解答这类问题，就必须考虑反应先后顺序。一般来说，若干还原剂的溶液中加入同一氧化剂时，还原性强的还原剂先被氧化；反之，若干氧化剂的溶液中，加入同一还原剂时，氧化性强的氧化剂先被还原。现举例说明如下：

例1、已知：3 Br₂ + 6 FeCl₂  = 4 FeCl₃  + 2 FeBr₃  ，则112 ml Cl₂ （标准状况下）通入10 ml 1 mol·L^-1的FeBr₂ 溶液中，发生反应的离子方程式是____________________________

解析：依据方程式可得，还原性：Fe²⁺  >  Br^-

则Cl₂ 与 FeBr₂ 反应为

先发生：  Cl₂  + 2 Fe²⁺ = 2 Fe³⁺ + 2 Cl^-            ①

后发生：  Cl₂  + 2 Br^-  =  Br₂ + 2 Cl^-            ②

                                   

因 n (Cl₂ ) ：n (Fe²⁺) =   0．112 L/  22.4 L·mol ^-1 ：0.010 L×1 mol·L ^–1 = 1 ：2

                                        

所以只发生反应①，而不发生反应②

答案： Cl₂  + 2 Fe²⁺ = 2 Fe³⁺  +  2 Cl^-    

例2、有一混合溶液，其中只含有Fe²⁺、Cl^- 、Br^- 、I ^– (忽略水的电离) 。其中Cl^- 、Br^- 、I ^–的个数比为2 ：3 ：4，向该溶液中通入氯气，使溶液中Cl^-和Br^-的个数比为3 ：1，则通入氯气的物质的量与溶液中剩余的Fe²⁺物质的量之比为  (已知还原性：I ^– > Fe²⁺ > Br^- > Cl^-)    (     )

A. 7 ：1     B. 7 ：2     C.  7 ：3     D. 7 ：4

解析：依题意，知 Cl₂ 通入溶液后发生反应的先后顺序为：

①   Cl₂   +  2 I^-  = 2 Cl^-  +  I₂

②   Cl₂   +  2 Fe²⁺ = 2 Fe³⁺  + 2 Cl^-

③   Cl₂   +  2 Br^-  = Br₂  + 2 Cl^-

因溶液有 Fe²⁺剩余，所以，反应③一定没有进行，反应②一定发生了，反应②可能发生。离子的个数比即为物质的量之比，故设反应前溶液中Cl^-、Br^- 、I^- 的物质的量分别为2 mol、3 mol、4 mol。因Br^-没有参加反应， 则反应后溶液中含有Cl^-为9 mol

由   Cl₂   +  2 I^-  = 2 Cl^-  +  I₂   

     1        2     2

2 mol    4 mol  4 mol        说明反应②一定发生，且有

Cl₂   +  2 Fe²⁺ = 2 Fe³⁺  + 2 Cl^-

                  1        2               2

              1.5 mol   3 mol         (9 – 4 – 2 ) mol

反应前溶液中，由电荷守恒可知： 2 n (Fe²⁺)_原  = n (Cl^-)  + n (Br^-) + n (I-)

                         

 得：n (Fe²⁺)_原 =  ( 2 + 3 + 4) / 2   = 4.5 mol

故，n (Cl₂ ) ：n (Fe²⁺)_剩  = （ 2 +1.5） ：（ 4.5 – 3 ）= 7 ：3

答案： C

例3、已知Cu + 2 Fe³⁺ = 2 Fe²⁺ + Cu²⁺ ，Zn + 2 Fe³⁺ = 2 Fe²⁺ + Zn²⁺ ，现把等物质的量的CuSO₄ 、FeCl₃ 和Zn置于水中充分反应，反应容器中所得离子除SO₄^2- 和Cl^- 外还含有（不考虑水中电离出的H⁺ 、OH^- ）_________________________________

解析：CuSO₄ 和FeCl₃ 都能被Zn还原，依据题中反应，可知 Cu²⁺ 和Fe³⁺ 混合后，Zn先与Fe³⁺反应，然后再与Cu²⁺反应，设等物质的量的CuSO₄ 、FeCl₃ 和Zn均为 1 mol

则有     Zn   +   2 Fe³⁺  = 2 Fe²⁺ + Zn²⁺     Zn   +   Cu²⁺  =  Zn²⁺   +  Cu

        1               2              1         1

     1 (过量)           1      (1 – 0.5 )     1 (过量)

           故反应后容器中还含有 Fe²⁺ 、Zn²⁺ 、Cu²⁺

答案： Fe²⁺ 、Zn²⁺ 、Cu²⁺

例4、向盛有400 mol某浓度稀硝酸的大烧杯中加入W g铁粉，充分反应后，铁粉质量减少16.8 g ，再往烧杯中加入V ml 4 mol·L^-1稀硫酸，充分反应后，铁粉质量又减少8.4 g ，此时铁粉仍有剩余，甲、乙两同学在计算V值时得出两种不同的结果，甲为37.5，乙为50.0，你认为哪一个结果正确________（填甲、乙）

解析：加入稀硫酸后，由于铁粉仍有剩余，故反应后的溶液中存在Fe(NO₃)₂ 和Fe ，则可能存在两种反应，即

Fe  + H₂SO₄  =  FeSO₄  +  H₂ ↑                           ①

3 Fe  + 2 NO₃^-  + 8 H⁺  = 3 Fe²⁺  + 2 NO↑ + 4 H₂O               ②

由于氧化性：NO₃^- + H⁺ > H⁺ (稀硫酸)

所以加入稀硫酸后，应发生反应②，而不是反应①

故有  3 Fe     ~     8 H⁺

       3              8

   8.4 g /56 g·mol^-1    n (H⁺ )

n (H⁺ ) = 0.4 mol      4 mol·L^-1 × 2 × V ml × 10^-3  = 0.4 mol

                            V = 50.0

所以 乙的结果正确

答案：乙

综上所述，在遇见这类问题时，只要能按照上述反应先后规律进行分析，找到正确的反应，关键是判断出物质氧化性或还原性的强弱，然后依据题中条件和数据就能顺利地解答出来。

 

(责任编辑：化学自习室)

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