用半反應的方法平衡方程式

化學原理啟迪60

1.     對溶液裡的氧化還原反應，通常我們會把反應分解成2個半反應 half-reaction：一個氧化反應和一個還原反應。

2.     舉例來說，有一個未平衡的氧化還原反應，「鈰ceriumⅣ」離子與「錫TinⅡ」離子的反應：

Ce⁴⁺(aq) + Sn²⁺ (aq)  → Ce³⁺(aq)  + Sn⁴⁺(aq)

3.     這個反應可分解成1個物質被還原的半反應：

Ce⁴⁺(aq)  → Ce ³⁺(aq)

4.     和1個物質被氧化的半反應：

Sn²⁺ (aq)  → Sn⁴⁺(aq)

5.     通常的處理程序是，先平衡每個半反應的方程式，然後再把它們加起來，得到整體的平衡方程式。

6.     用半反應的方法來平衡氧化還原反應，會因為這個反應是在酸性溶液或鹼性溶液裡產生化學變化，而有一些不同。

7.     【摘要】用半反應的方法，平衡在酸性溶液裡的氧化還原反應

l   寫下要分析的反應方程式的「氧化半反應」與「還原半反應」。

l   每個半反應的處理方式：

a.     平衡「氫」與「氧」以外的所有參與反應的元素的數量。

b.     用「水H2O」平衡「氧O」的數量。

c.     用「H⁺離子」平衡「氫H」的數量。

d.     用「電子」平衡電荷。

l   如果必要，用整數乘其中1個半反應，或「氧化」與「還原」2個半反應，好讓這2個半反應的電子轉移數目平衡。

l   把2個半反應加起來，一模一樣的東西（電荷、化合物或離子）互相抵銷。

l   檢查確定元素與極性平衡。

8.     這些步驟摘要如下圖：

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》

 

徐弘毅：

1.     因為氧化還原反應，實際上是由「氧化」與「還原」二個反應組成，所以，把這二個反應拆解開來平衡，再組合回去，也可以得到平衡的氧化還原反應。

2.     以未平衡的「鈰ceriumⅣ」離子與「錫TinⅡ」離子的反應為例：

Ce⁴⁺(aq) + Sn²⁺ (aq)  → Ce³⁺(aq)  + Sn⁴⁺(aq)

3.     寫下要分析的反應方程式的「氧化半反應」與「還原半反應」。

氧化半反應： Sn²⁺ (aq)  →  Sn⁴⁺(aq)

還原半反應：Ce⁴⁺(aq)  → Ce³⁺(aq)

4.     這二個未平衡的半反應，a.「錫」和「鈰」的數量反應前後都一樣，不需要調整；b.、c.沒有「氧」或「氫」需要平衡；d.只需要用「電子」平衡電荷。

氧化半反應： Sn²⁺ (aq)  →  Sn⁴⁺(aq)+2e^－

還原半反應：Ce⁴⁺(aq) +e^－ → Ce³⁺(aq)

5.     2個半反應的電子數量不一樣，有必要用整數「2」乘上「還原半反應」，讓「電子e^－」數量都成為2個。

還原半反應×2：2Ce⁴⁺(aq) +2e^－ →2 Ce³⁺(aq)

6.     把2個半反應加起來，一模一樣的電荷互相抵銷。

2Ce⁴⁺(aq) +2e^－+ Sn²⁺ (aq)  → 2Ce³⁺(aq)  + Sn⁴⁺(aq) +2e^－

7.     這樣就得到，平衡的「鈰ceriumⅣ」離子與「錫TinⅡ」離子的「氧還反應」：

2Ce⁴⁺(aq) + Sn²⁺ (aq)  → 2Ce³⁺(aq)  + Sn⁴⁺(aq)