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  4. 第二課 常用的氧化劑和還原劑
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第一節 常用的氧化劑和還原劑
常用的氧化劑

右側列舉了四類共十種常見氧化劑，包括涉及的化學變化和相應的離子半反應式。點擊相應的按鍵，了解詳細內容。

  • 元素：氧、氯和溴水
  • 酸：濃硫酸、濃硝酸和稀硝酸
  • 金屬離子：電化序下方的金屬離子以及鐵(III) 離子
  • 酸化酸根離子：酸化高錳酸根離子和酸化重鉻酸根離子（通常以稀硫酸進行酸化）

氧

氧化劑名稱 氧 \(\left( {{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \right)\)
化學變化 \({{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{2}{{\text{O}}^{2-}}\left( \text{s} \right)\)
\({{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{2O}{{\text{H}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \({{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{4}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{2}{{\text{O}}^{\text{2}-}}\left( \text{s} \right)\)
\({{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ 2{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \text{+}\ \text{4}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{4O}{{\text{H}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
氧化劑名稱 氯 \(\left( {{\text{Cl}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{2C}{{\text{l}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{黃綠色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ +\text{2}{{\text{e}}^{-}}\to \ \text{2C}{{\text{l}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
氧化劑名稱 溴水 \(\left( \text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{黃棕色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ +\text{2}{{\text{e}}^{-}}\to \ \text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)

濃硫酸

氧化劑名稱 濃硫酸 \(\left( {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}\left( \text{l} \right) \right)\)
化學變化 \({{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}\left( \text{l} \right)\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(2{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}\left( \text{l} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
氧化劑名稱 濃硝酸 \(\left( \text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{N}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{棕色}\)
離子半反應式 \(\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ 2{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{N}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
氧化劑名稱 稀硝酸 \(\left( \text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{NO}\left( \text{g} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{4}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{3}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{NO}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)

鐵(III) 離子

氧化劑名稱 鐵(III) 離子 \(\left( \text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{棕黃色}\ \to \ \text{淡綠色}\)
離子半反應式 \(\text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ {{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\)
氧化劑名稱 電化序下方的金屬離子（例如：\(\text{A}{{\text{g}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\)）
化學變化 \(\text{A}{{\text{g}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{Ag}\left( \text{s} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{銀色}\)
離子半反應式 \(\text{A}{{\text{g}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ {{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{Ag}\left( \text{s} \right)\)

酸化高錳酸根離子

氧化劑名稱 酸化高錳酸根離子 \(\left( \text{KMn}{{\text{O}}_{\text{4}}}\left( \text{aq} \right)/{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{Mn}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{M}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{紫色}\ \to \ \text{淡粉紅色或無色}\)
離子半反應式 \(\text{Mn}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{8}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{5}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{M}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{4}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
氧化劑名稱 酸化重鉻酸根離子 \(\left( {{\text{K}}_{\text{2}}}\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}\left( \text{aq} \right)/{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{2C}{{\text{r}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{橙色}\ \to \ \text{綠色}\)
離子半反應式 \(\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{14}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{6}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{2C}{{\text{r}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{7}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
常用的還原劑

右側列舉了四類共七種常見還原劑，包括涉及的化學變化和相應的離子半反應式。點擊相應的按鍵，了解詳細內容。

  • 元素：碳和電化序上方的金屬
  • 鹵素離子：溴離子和碘離子
  • 亞硫酸根離子或二氧化硫
  • 鐵(II) 離子

碳

還原劑名稱 碳 \(\left( \text{C}\left( \text{s} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{C}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{CO}\left( \text{g} \right)\)
\(\text{C}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\)
顏色變化 \(\text{黑色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 不適用
還原劑名稱 電化序上方的金屬（例如：\(\text{Na}\left( \text{s} \right)\)）
化學變化 \(\text{Na}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{銀色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{Na}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{N}{{\text{a}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{e}}^{-}}\)

溴離子

還原劑名稱 溴離子 \(\left( \text{B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{橙黃色}\)
離子半反應式 \(\text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
還原名稱 碘離子 \(\left( {{\text{I}}^{-}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{2}{{\text{I}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ {{\text{I}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{棕黃色或黃色}\)
離子半反應式 \(\text{2}{{\text{I}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ {{\text{I}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)

亞硫酸根離子

還原劑名稱 亞硫酸根 \(\left( \text{S}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{S}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{S}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
還原劑名稱 二氧化硫 \(\left( \text{S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{無色}\ \to \ \text{無色}\)
離子半反應式 \(\text{S}{{\text{O}}_{2}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ 2{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\ \to \ \text{S}{{\text{O}}_{\text{4}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{4}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
還原劑名稱 鐵(II) 離子 \(\left( \text{F}{{\text{e}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right) \right)\)
化學變化 \(\text{F}{{\text{e}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\)
顏色變化 \(\text{淡綠色}\ \to \ \text{棕黃色}\)
離子半反應式 \(\text{F}{{\text{e}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ {{\text{e}}^{-}}\)
氧化劑與還原劑的關係

氧化劑可以獲得電子，還原劑將失去電子。那麼，獲得電子的氧化劑或失去電子的還原劑所形成物質，具有怎樣的特性呢？通過比較右側的兩組實例，回答下列問題。

  1. 氧化劑獲得電子後得到的生成物，具有
    • 還原性
    • 氧化性
    • 兩者皆無
    ，可以作為
    • 還原劑
    • 氧化劑
    • 兩者皆不可以
    。
  2. 還原劑失去電子後得到的生成物，具有
    • 還原性
    • 氧化性
    • 兩者皆無
    ，可以作為
    • 還原劑
    • 氧化劑
    • 兩者皆不可以
    。

  • 溴水與溴離子
    \[\text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\ +\text{2}{{\text{e}}^{-}}\to \ \text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\] \[\text{2B}{{\text{r}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{B}{{\text{r}}_{\text{2}}}\left( \text{aq} \right)\ +\text{2}{{\text{e}}^{-}}\]
  • 鐵(III) 離子與鐵(II) 離子 \[\text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ {{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{2+}}\left( \text{aq} \right)\] \[\text{F}{{\text{e}}^{2+}}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{F}{{\text{e}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ +\ {{\text{e}}^{-}}\]
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