同學 你知道嗎？ 在工業上冶煉鐵礦 是在鼓風爐中 以煤焦使鐵礦中的鐵被還原出來 所以煤焦是為還原劑 其本身被氧化 同時在反應過程中 鐵礦讓煤焦被氧化 所以鐵礦為氧化劑 其本身被還原 上面例子反應式的寫法如畫面 如果是以得失電子的方式來看 當氧化劑的氧化鐵 其鐵原子氧化數由正3變成0 表示在進行反應時得到3個電子 氧化數減少 進行還原反應 當還原劑的煤焦 其碳原子的氧化數由0變成正4 表示在進行反應時失去4個電子 氧化數增加 進行氧化反應 因此所謂的氧化劑 是在氧化還原反應中 使他物氧化的物質 其本身得到電子 氧化數減少以進行還原反應 而所謂的還原劑 是在氧化還原反應中 使他物還原的物質 其本身失去電子 氧化數增加以進行氧化反應 如果我們想要寫出 氧化劑進行氧化還原反應時的還原半反應式 我們可以依照下列步驟寫出 步驟一 寫出反應物和產物 步驟二 將氧化數有變動的元素找出 先平衡該元素的原子數目 再根據氧化數的變化量 寫出所得的電子數 步驟三 在酸性溶液中用氫離子 在鹼性溶液中用氫氧離子 來平衡反應式兩邊的電荷 步驟四 最後用水平衡兩邊的氫、氧原子個數 以高中化學實驗常用的 強氧化劑過錳酸鉀為例 過錳酸鉀溶在水中 解離成鉀離子及過錳酸根 過錳酸根在酸性溶液中 氧化他物進行還原反應後 產生亞錳離子 錳原子的氧化數由正7降至正2 氧化數變化負5 表示每莫耳的過錳酸根 可得5莫耳的電子 因此我們可以將其表示成畫面中的反應式 此時由於箭號左邊總價數是負6 右邊總價數是正2 且反應是在酸性溶液中進行 所以我們可以在箭號左邊 加上8個氫離子以平衡兩邊的電荷 接著根據原子不滅 我們必須在右邊加上4個水 讓式子左、右兩邊的氫原子個數相同 最後檢查氧原子的個數 是否達到左右兩邊一樣 畫面中即為過錳酸根 在酸性溶液中的還原半反應式 紫紅色的過錳酸根 在不同的酸、鹼性溶液中進行氧化還原反應 所得的產物不同 每莫耳的過錳酸根 可得的電子莫耳數也就不一樣 在酸性溶液中 產物是粉紅色的亞錳離子 但若是在中性、微鹼性的溶液中 產物是褐色的二氧化錳沉澱 氧化數變化是由正7降至正4 氧化數變化負3 表示每莫耳的過錳酸根可得3莫耳的電子 而在鹼性溶液中 產物則是墨綠色的錳酸根離子 氧化數變化是由正7降至正6 氧化數變化負1 表示每莫耳的過錳酸根可得1莫耳的電子 我們可以根據同樣的方法 來寫出其他常見氧化劑的還原半反應式 若我們想要寫出 還原劑進行氧化還原反應時的氧化半反應式 則我們可以依照下列步驟寫出 步驟一 寫出反應物和產物 步驟二 將氧化數有變動的元素找出 先平衡該元素的原子數目 再根據氧化數的變化量 寫出所失去的電子數 步驟三 在酸性溶液中用氫離子 在鹼性溶液中用氫氧離子 來平衡反應式兩邊的電荷 步驟四 最後用水平衡兩邊的氫、氧原子個數 以過氧化氫為例 作為還原劑時 化合物中的氧原子 經氧化反應後變成了氧氣 其氧化數由負1上升至0 由於有兩個氧原子參與反應 因此氧化數變化為正1乘以二等於正2 表示每莫耳的過氧化氫 可失去2莫耳的電子 由於反應式左邊總電荷為0 右邊為負2 故在右邊寫上2個氫離子以平衡電荷 最後檢查左、右兩邊的氫、氧原子個數恰好相等 因此畫面上為過氧化氫的氧化半反應式 我們可以根據同樣的方法 來寫出其他常見還原劑的氧化半反應式 不知同學有沒有在上述兩個表格中 發現過氧化氫可以為還原劑 又可為氧化劑呢？ 因為氧原子的氧化數最高可達正2 最低可至負2 而過氧化氫中的氧原子 氧化數為負1 其值為中間氧化數 可藉由失去電子使氧化數上升 故可當還原劑 也可以得到電子使氧化數下降 故也可當氧化劑 例如過氧化氫加入的另一反應物若為氧化劑 比方說是過錳酸鉀 則此時過氧化氫為還原劑 若加入的另一反應物為還原劑 比方說是碘離子 則此時過氧化氫為氧化劑 以過錳酸根溶液 與草酸根的酸性溶液進行反應 生成淡粉紅色的亞錳離子與二氧化碳氣體 何者為氧化劑？ 何者為還原劑？ 其各自的半反應式為何？ 氧化劑為氧化他物 本身進行還原反應 氧化數減少的物質 過錳酸根變成亞錳離子 錳原子的氧化數由正7變為正2 氧化數減少 故過錳酸根為氧化劑 其還原半反應式如畫面中所示 還原劑為還原他物 本身進行氧化反應 氧化數增加的物質 草酸根變成二氧化碳 碳原子的氧化數由正3變為正4 氧化數增加 故草酸根為還原劑 其氧化半反應式如畫面所示 由於會自發的氧化還原反應 是強氧化劑加強還原劑 變為弱氧化劑加弱還原劑 因此我們可以經由反應是否會自發 來比較得知氧化劑與還原劑的相對強度 例如已知畫面中 化學式為自發性的氧化還原反應 則還原劑強度即還原力大小 為鋅大於銀 氧化劑強度即氧化力大小 為銀離子大於鋅離子 已知錳加鋅離子變為鋅加錳離子 鐵加鈷離子變為鐵離子加鈷 可自發進行反應 但鐵加鋅離子不反應 則氧化劑與還原劑的相對強度為何？ 同學們 我們來回顧一下 這個單元學到了什麼？ 氧化劑是在氧化還原反應中使他物氧化 本身進行還原反應的物質 可由化合物中氧化數的減少數 得知每莫耳物質得到的電子數 並依據此數值寫出還原半反應式 還原劑是在氧化還原反應中使他物還原 本身進行氧化反應的物質 可由化合物中氧化數的增加數 得知每莫耳物質失去的電子數 並依據此數值寫出氧化半反應式 有些物質在遇到不同的反應物 可以扮演氧化劑 也有可能是還原劑 例如具有中間氧化數的過氧化氫 自發性的氧化還原反應 其形式如畫面所示 因此可以經由反應是否會自發 來比較得知氧化劑與還原劑的相對強度 同學們 看完本單元 你是否已經學會氧化劑與還原劑的原理了呢？ 歡迎與我們分享你的學習心得喔 我們下次見