[興倫智能課堂] 氧化還原反應

第二節配平氧化還原半反應式

平衡半反應式

任何氧化還原反應，都包括氧化反應和還原反應兩個過程。這兩個過程可以分別用反應式來描述，稱為半反應式。其中：

氧化反應的半反應式：由被氧化的物質和氧化產物構成的半反應式
還原反應的半反應式：由被還原的物質和還原產物構成的半反應式

半反應式通常是以離子反應式的形式展示的，因此也稱為離子半反應式。

根據指引完成元素與離子和多原子離子涉及的氧化/還原半反應式的書寫。

配平元素與離子之間的半反應式：

\(\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\) 在反應過程中
- 失去
- 獲得
電子，形成 \(\text{C}{{\text{l}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)，發生
- 氧化反應
- 還原反應
。
\(\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\) +
- \({{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無
\(\to \ \text{2C}{{\text{l}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\) +
- \({{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無
\(\text{Zn}\left( \text{s} \right)\) 在反應過程中
- 失去
- 獲得
電子，形成 \(\text{Z}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\)，發生
- 氧化反應
- 還原反應
。
\(\text{Zn}\left( \text{s} \right)\) +
- \({{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無
\(\to \ \text{Z}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\) +
- \({{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無

配平元素與離子之間的半反應式的一般規律：

滿足離子反應式的要求，即：反應式兩方原子和電荷都要守恆。
標明得失電子的數目，以加號連接。獲得電子的過程寫在左方；失去電子的過程寫在右方。

配平多原子離子涉及的半反應式：

以酸化重鉻酸根離子（\(\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)/{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\)）還原反應為例，介紹如何配平多原子離子涉及的氧化/還原半反應式。

第一步：寫出未配平的離子半反應式。

重鉻酸根離子發生還原反應時，生成鉻(III) 離子。

\[\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ \to \ \text{2C}{{\text{r}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\]

第二步：配平離子半反應式中原子的數目。提示

平衡氧原子：反應式的左方含有七個氧原子，需要在反應式的右方加上七個
- 氧原子
- 水分子
- 氫氧離子
。
平衡氫原子：反應式的右方添加的七個水分子中，含有十四個氫原子，需要在反應式的左方加上十四個
- 氫原子
- 氫離子
- 氫氧離子
。
原子平衡的離子反應式： \(\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\) +
- \(\text{14H}\left( \text{aq} \right)\)
- \(\text{14}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\)
- \(\text{14O}{{\text{H}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
- 無
\(\to \ \text{2C}{{\text{r}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\) +
- \(\text{7O}\left( \text{aq} \right)\)
- \(\text{7}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\)
- \(\text{7O}{{\text{H}}^{-}}\left( \text{aq} \right)\)
- 無

第三步：配平反應式中電荷的數目。提示

反應式的左方含有
- 兩
- 十四
- 十二
個
- 正
- 負
電荷；
反應式的右方含有
- 三
- 五
- 六
個
- 正
- 負
電荷。
所以，需要在反應式的
- 左方
- 右方
加上
- 四
- 六
- 八
個帶有
- 正
- 負
電荷的電子。
平衡的離子反應式：
\(\text{C}{{\text{r}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{7}}}^{\text{2}-}\left( \text{aq} \right)\ +\ \text{14}{{\text{H}}^{\text{+}}}\left( \text{aq} \right)\ \) +
- \(\text{4}{{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{6}{{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{8}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無
\(\to \ \text{2C}{{\text{r}}^{\text{3+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{7}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\) +
- \(\text{4}{{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{6}{{\text{e}}^{-}}\)
- \(\text{8}{{\text{e}}^{-}}\)
- 無