我們曾經在國中學過 化學反應必須遵守質量守恆定律 因此 化學反應式的左右兩邊原子種類 及個數必須相同 在必修化學的課程中 我們學過 以「代數法」來平衡化學反應式 而氧化還原反應 涉及電子轉移 氧化數是有所改變的 所以 我們可以利用半反應法及氧化數法 這兩種更便捷的方式 來平衡氧化還原反應式 首先 我們要介紹的是 以半反應法來平衡氧化還原反應式 還記得氧化半反應或還原半反應的寫法嗎？ 1.先寫出反應物與產物 2.將氧化數有變動的元素列出 並平衡該元素的原子數目 3.根據氧化數的變化量 寫出得失的電子數 4.酸性溶液用氫離子 鹼性溶液用氫氧離子來平衡兩邊的電荷 5.最後用水來平衡兩邊的氫、氧原子數 以酸性的過錳酸根離子 與亞鐵離子反應 生成亞錳離子 與鐵離子為例 步驟一：寫出還原劑的氧化半反應式 1.在箭號兩邊寫出反應物與產物 2.將氧化數有變動的元素列出 3.根據氧化數的變化量 在右邊寫出失去的電子數 4.檢查左右兩邊電荷 發現電荷相等 5.由於兩邊都沒有氫、氧原子 所以平衡已完成 步驟二：再寫出氧化劑的還原半反應式 1.在箭號兩邊寫出反應物與產物 2.將氧化數有變動的元素列出 3.根據氧化數的變化量 在左邊寫出得到的電子數 4.由於是在酸性溶液中反應 所以用氫離子來平衡兩邊的電荷 左邊總電荷數負6 右邊電荷數正2 所以在左邊加入8個氫離子 5.用水來平衡兩邊的氫、氧原子數 左邊有8個氫原子 故在右邊加入4個水 最後 我們會檢查兩邊的氧原子數是否相等 來作為最後的確認 若是相等 則代表我們平衡正確 步驟三：找出氧化半反應式及還原半反應式中 得失電子數的「最小公倍數」 由式中的電子數可看出 1和5的最小公倍數是5 因此 將氧化半反應式乘5、 還原半反應式乘1 當兩式分別乘上適當的數字 兩個半反應式中的得失電子個數將相同 步驟四：把兩式相加 電子消掉 即可得全反應式 如畫面所示 試試看 你學會了嗎？ 利用半反應法平衡畫面中的反應式 步驟一：先判斷何者為還原劑 寫出其氧化半反應式 草酸根為還原劑 草酸根變成二氧化碳 碳元素的氧化數 由正3變成正4 故其氧化半反應式 如畫面所示 步驟二：再判斷何者為氧化劑 寫出其還原半反應式 重鉻酸根為氧化劑 重鉻酸根變成鉻離子 鉻元素的氧化數 由正6變成正3 故其還原半反應式 如畫面所示 步驟三：找出氧化半反應式 及還原半反應式中得失電子數的「最小公倍數」 兩式分別乘上適當的數字 使兩個半反應式中的得失電子的個數相同 由式中的電子數可看出 2和6的最小公倍數為6 故將氧化半反應式乘3 還原半反應式乘1 反應式變化如畫面所示 步驟四：把兩式相加 電子消掉 即可得平衡後的全反應式 如畫面所示 接下來 我們要學習如何 用氧化數法來平衡氧化還原反應式 以過錳酸根離子 在酸性溶液中與草酸根離子反應 生成亞錳離子與二氧化碳為例 步驟一：先在箭號的兩邊 寫出反應物和產物 步驟二：先找出氧化數有變動的元素 平衡該元素的原子數目 接著計算氧化數的改變量 步驟三：為了使得失的電子數相等 將還原劑和氧化劑 各自乘以適當的整數 使氧化數的增加量、減少量相等 步驟四：接著，酸性溶液用氫離子 鹼性溶液用氫氧離子 來平衡箭號兩邊的電荷 步驟五：最後 檢查兩邊氫、氧的原子數 以水分子來使箭號兩邊的氫、氧原子數相等 試試看 你學會了嗎？ 利用氧化數法 平衡畫面中的反應式 步驟一：先找出氧化數有變動的元素 平衡該元素的原子數目 接著計算氧化數的改變量 步驟二：為了使得失的電子數相等 將還原劑和氧化劑 各自乘以適當的整數 使氧化數的增加量、減少量相等 步驟三：接著，找出氫離子的個數 來平衡箭號兩邊的電荷 假設氫離子的個數為x 左邊的電荷數為負2加3乘負2加x 右邊的電荷數為3乘2加負2乘3 而左、右兩邊電荷數相等 則負8加x等於零 所以得出x等於8 故氫離子的係數為8 步驟四：最後 平衡兩邊的氫、氧原子個數 設水分子的係數為y 使箭號兩邊的氫、氧原子數相等 求出y值 因左、右兩邊的氫原子個數要相等 則8等於2y 所以得出y等於4 將y等於4代入反應式 檢查氧原子的個數 左右兩邊是否一樣 左邊氧原子的個數為16 右邊氧原子的個數也為16 左右兩邊氧原子個數都相同 代表平衡正確 故反應式最後平衡的結果 如畫面所示 最後複習一下 這個單元我們學到了 用半反應法來平衡氧化還原反應式 1.寫出氧化半反應式 2.寫出還原半反應式 3.找出得、失電子數的「最小公倍數」 兩個半反應式分別乘上適當的數字 使其得、失的電子個數相同 4.將兩個半反應式相加 電子消掉 得平衡後的全反應式 我們也學到了 用氧化數法來平衡氧化還原反應式 1.寫出反應物和產物 2.找出氧化數有變動的元素 平衡該元素的原子數目 並計算氧化數的改變量 3.將還原劑和氧化劑各自乘以適當的整數 使氧化數的增加量、減少量相等 4.酸性溶液用氫離子 鹼性溶液用氫氧離子 來平衡箭號兩邊的電荷 5.以水分子來使箭號兩邊的氫、氧原子個數相等 以上這兩種方法 皆可以正確地平衡出 氧化還原反應式的係數 只要願意花時間 多練習就能熟能生巧喔！ 同學們 看完本單元 你是否已經學會「平衡氧化還原反應式」了呢？ 歡迎到留言區 與我們分享你的學習心得！ 我們下次見