普通化學/氧化還原反應/氧化還原方程式

氧化還原

氧化還原反應是指元素被氧化和還原的化學反應。

具體來說，在最基本的層面上，一種元素透過失去或捐贈電子給氧化劑而被氧化。在這樣做的過程中，氧化劑透過接受被還原劑（即被氧化的元素）失去或捐贈的電子而被還原。

如果看起來這裡發生了兩件獨立的事情，那麼你是對的：氧化還原反應可以分成兩個半反應，一個處理氧化，另一個處理還原。

記憶技巧

OIL RIG

Oxidation Is Loss. Reduction Is Gain

或者

LEO GER

Lose Electrons Oxidation. Gain Electrons Reduction

示例

${\hbox{Fe}}+{\hbox{Cu}}^{2+}\to {\hbox{Fe}}^{2+}+{\hbox{Cu}}$	這是完整的反應。鐵被氧化，因此它是還原劑。銅被還原，使其成為氧化劑。
${\hbox{Fe}}\to {\hbox{Fe}}^{2+}+2e^{-}$	這是氧化半反應。
${\hbox{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to {\hbox{Cu}}$	這是還原半反應。

當兩個半反應相加時，結果是

有用提示！
如果在兩邊抵消電子，你會得到原始方程式。

${\begin{aligned}{\hbox{Fe}}&\to {\hbox{Fe}}^{2+}+2e^{-}\\{\hbox{Cu}}^{2+}+2e^{-}&\to {\hbox{Cu}}\\\hline {\hbox{Fe}}+{\hbox{Cu}}^{2+}+2e^{-}&\to {\hbox{Cu}}+{\hbox{Fe}}^{2+}+2e^{-}\\\end{aligned}}$

配平氧化還原方程式

在氧化還原反應中，所有電子必須抵消。如果你要新增兩個電子數不相等的半反應，則必須將方程式乘以一個公分母。這個過程類似於平衡常規方程式，但現在你要嘗試平衡兩個半反應之間的電子。

示例

${\begin{aligned}{\hbox{Fe}}^{2+}&\to {\hbox{Fe}}^{3+}+e^{-}\\{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{2}+2e^{-}&\to 2{\hbox{OH}}^{-}\\\hline {\hbox{Fe}}^{2+}+{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{2}+2e^{-}&\to 2{\hbox{OH}}^{-}+{\hbox{Fe}}^{3+}+e^{-}\\\end{aligned}}$

電子沒有完全抵消。左側多了一個電子。但是，如果你將第一個半反應中的所有項都乘以 2，然後將其加到第二個半反應中，那麼電子就會完全抵消。這意味著該氧化還原反應的半反應實際上是

${\begin{aligned}2{\hbox{Fe}}^{2+}&\to 2{\hbox{Fe}}^{3+}+2e^{-}\\{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{2}+2e^{-}&\to 2{\hbox{OH}}^{-}\\\hline 2{\hbox{Fe}}^{2+}+{\hbox{H}}_{2}{\hbox{O}}_{2}&\to 2{\hbox{OH}}^{-}+2{\hbox{Fe}}^{3+}\\\end{aligned}}$

在酸性或鹼性溶液中配平氧化還原方程式

如果反應發生在酸性或鹼性環境中，則氧化還原方程式的配平方法如下

1. 寫出氧化和還原半反應，但寫出整個化合物，而不僅僅是發生氧化/還原的元素。
2. 平衡兩個反應中除氧和氫之外的所有元素。
3. 如果兩個反應中的氧原子不平衡，則在缺少氧的一側新增水分子。
4. 如果氫原子不平衡，則新增氫離子，直到氫原子平衡。
5. 將半反應乘以適當的數字（使它們具有相同的電子數）。
6. 將兩個方程式加起來以抵消電子，如前一種方法一樣，方程式就平衡了！

如果反應發生在鹼性環境中，則按酸性環境的方法進行，但在步驟 4 之後，對於新增的每個氫離子，在方程式的兩邊都新增一個氫氧根離子。然後，將氫氧根離子和氫離子結合形成水。然後，抵消兩邊出現的相同的水分子。