普通化学/氧化还原反应/氧化还原方程式

氧化还原

氧化还原反应是指元素被氧化和还原的化学反应。

具体来说，在最基本的层面上，一种元素通过失去或捐赠电子给氧化剂而被氧化。在这样做的过程中，氧化剂通过接受被还原剂（即被氧化的元素）失去或捐赠的电子而被还原。

如果看起来这里发生了两件独立的事情，那么你是对的：氧化还原反应可以分成两个半反应，一个处理氧化，另一个处理还原。

记忆技巧

OIL RIG

Oxidation Is Loss. Reduction Is Gain

或者

LEO GER

Lose Electrons Oxidation. Gain Electrons Reduction

示例

${\hbox{Fe}}+{\hbox{Cu}}^{2+}\to {\hbox{Fe}}^{2+}+{\hbox{Cu}}$	这是完整的反应。铁被氧化，因此它是还原剂。铜被还原，使其成为氧化剂。
${\hbox{Fe}}\to {\hbox{Fe}}^{2+}+2e^{-}$	这是氧化半反应。
${\hbox{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to {\hbox{Cu}}$	这是还原半反应。

当两个半反应相加时，结果是

有用提示！
如果在两边抵消电子，你会得到原始方程式。

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

配平氧化还原方程式

在氧化还原反应中，所有电子必须抵消。如果你要添加两个电子数不相等的半反应，则必须将方程式乘以一个公分母。这个过程类似于平衡常规方程式，但现在你要尝试平衡两个半反应之间的电子。

示例

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

电子没有完全抵消。左侧多了一个电子。但是，如果你将第一个半反应中的所有项都乘以 2，然后将其加到第二个半反应中，那么电子就会完全抵消。这意味着该氧化还原反应的半反应实际上是

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

在酸性或碱性溶液中配平氧化还原方程式

如果反应发生在酸性或碱性环境中，则氧化还原方程式的配平方法如下

1. 写出氧化和还原半反应，但写出整个化合物，而不仅仅是发生氧化/还原的元素。
2. 平衡两个反应中除氧和氢之外的所有元素。
3. 如果两个反应中的氧原子不平衡，则在缺少氧的一侧添加水分子。
4. 如果氢原子不平衡，则添加氢离子，直到氢原子平衡。
5. 将半反应乘以适当的数字（使它们具有相同的电子数）。
6. 将两个方程式加起来以抵消电子，如前一种方法一样，方程式就平衡了！

如果反应发生在碱性环境中，则按酸性环境的方法进行，但在步骤 4 之后，对于添加的每个氢离子，在方程式的两边都添加一个氢氧根离子。然后，将氢氧根离子和氢离子结合形成水。然后，抵消两边出现的相同的水分子。