氧化還原反應...

平衡氧化還原方程式
1.利用半反應平衡氧化還原反應：

一個氧化還原反應實際上是一個氧化反應和一個還原反應之和，亦即兩個半反應(half reaction)所組成。利用半反應平衡方程式的步驟為：

(1)寫出氧化與還原半反應式：半反應式的寫出步驟：首先寫出氧化劑被還原，或還原劑被氧化的主產物。氧化(或還原)半反應式中，特定原子的氧化數變化以電子的加減來調整。在酸中H+平衡兩端電荷，在鹼中以OH-平衡兩端電荷數。H2O平衡H、O原子數。

　

(2)利用氧化還原反應電子得失要相等的原理，將兩個半反應式各乘以適當倍數，使得相加後所得到的全反應中不得出現電子。

　

2.利用氧化還原反應中氧化數總和不變平衡(氧化數平衡法)：還原劑 (被氧化)增加之氧化數=氧化劑 (被還原)減少之氧化數

(1)寫出主產物－如主產物為水時，暫時不必寫出

(2)平衡氧化數(此能滿足氧化還原的要求)－使增加的和減少的氧化數相等。

(3)平衡電荷(此滿足電荷不滅的要求)－酸性溶液中用H+平衡，鹼性溶液中用OH-平衡。

(4)平衡H或O原子－用水。

　

3.氧化還原反應會受到pH的影響：

(1)KMnO4用於氧化還原滴定，但通常這種滴定是在硫酸溶液中進行，其反應為



在酸性溶液中有足夠的氫離，＋7的錳可以還原成＋2的狀態

(2)在中性或微鹼性溶液中進行：



因為沒有足夠的氫離子，+7的錳只能獲得3個電子而形成二氧化錳(MnO2)的沉澱，顯然氧化力減少了許多。

(3)在強鹼性溶液中只可獲得一個電子，形成綠色的錳酸根離子。



4.有的物質可當作氧化劑也可當作還原劑，例如過氧化氫

(H2O2)。




實驗目的

1.了解氧化還原的原理及電子的移動方向。

2.還原能力與還原電位的關係。



實驗原理

所有的原子，其組成都是電子圍繞著原子核而運轉;而所有的化學反應，僅是原子間的電子互相吸引、共用或轉移而已。除非是核反應，否則與原子核並無關係。


若將化學反應依照電子是否轉移而區分，可分為:

(1)參與反應的原子與離子間無明顯的電子轉移，只是電子的互相吸引傾向不同，造成原子結合關係改變。
例如 : (a)酸鹼反應 : HCI(aq) + NaOH(aq) → NaCI(aq) + H20(aq)
(b)沉澱反應 : Ba+2(aq) + SO4-2(aq) → BaSO4(s)↓

(2)參與反應的原子與離子間牽涉到電子的轉移。
例如:(a)Fe(s)+Cu+2(aq)→ Fe+2(aq) +Cu(s)
(b)5Fe+2+MnO4-+8H+→ Mn+2+5Fe+3+4H20

在這兩個反應中，反應前後Fe→ Fe+2，Fe+2→ Fe+3鐵原子 與離子的正電荷數目(稱為氧化數，oxidation number)增加，明顯的有電子的失去;反之，錳和銅兩元素則獲得電子。這種牽涉到電子轉移的化學反應，就稱為氧化還原反應(oxidation-reduction reaction)

　

氧化反應與還原反應必定成對發生，一方失去電子，必有另一方獲得電子，電子不會單獨游離。失去電子的一方，例如鐵，稱為還原劑(reduction reagent)，所進行的反應是氧化反應，氧化數增加，而反應發生處稱為陽極。而獲得電子的一方，稱為氧化劑(oxdation reagent)，例如前例中的錳和銅，進行的是還原反應，氧化數減少，又稱陰極反應。


由週期表及各原子的電子組態來看，鹼金屬(IA族)最易失去電子，進行氧化反應，故為最強的還原劑;而鹵素(VIIA族)最易接受電子，進行還原反應，是最強的氧化劑。依此推論，週期表由左向右的各元素，有氧化力漸減、還原能力遞增的趨勢。在週期表中間的過渡元素，氧化力、還原力都是最弱的。這種自然傾向會產生電位差，可用伏特計量出來，若在標準狀態下將氫當成參考電極，電位定為E0=0.00V，則其他物質與氫電極連接成電路後，其相對電位就可定出來。圖表為一般常用的標準還原電位，M+ + e-→ M，亦即獲得電子的能力，E0約正值愈大者，其還原能力愈強。


一種物質究竟是當還原劑或氧化劑，視其所反應的對象而定，例如雙氧水中的主要成分H2O2，當它碰到琪離子(I-)時，則當成氧化劑，氧會獲得電子:


H2O2(aq) + 2H+(aq) + 2I-(aq)→2H2O(1) + l2(aq)


(無色) (紅色)


　

若碰到高錳鉀則變成還原劑:

　

5H2O2(aq) + 2MnO4-(aq)+ 6H+(aq) →8H2O(1) +5O2(g)+2Mn+2(aq)

(紫色) (無色)

2007-07-10 01:31:09 補充：
例子:最常見可算是報紙了,報紙原來的顏色是淡黃色,但是經過漂白後變成了白色,但過了一段時間後,報紙會被氧化,變回原來的淡黃色。人之所以會有皺紋,是因為皮膚的氧化作用,護膚品是具有抗氧化功能,所以使用了這些護膚品,就可以減少皺紋。切開了的蘋果裡面原來是青綠色的,但將它暴露在空氣中一會兒,它便會由青綠色變成棕色,這是因為蘋果裡的鐵(II)離子氧化為鐵(III)離子。Fe2 --- Fe3 ＋ e-

2007-07-10 01:32:15 補充：
把鈉加入水中,是一個氧化還原反應,鈉氧化為氫氧化鈉,因為Na的氧化數由0增加至 1,氫離子還原為氫氣,因為H的氧化數由 1減少至0。2Na 2 H2O --- 2NaOH H20 1 -2 1 -2 1 0

2007-07-10 01:32:38 補充：
氯氣(Cl2)加入氫氧化鈉(NaOH) { 製造漂白劑 } 也是氧化還原作用。在過程中,氯氣既是氧化劑,也是還原劑。這是一個特別的例子,並不是每種氧化還原反應中,都有一種東西既是氧化劑也是還原劑。Cl2氧化為NaOCl [次氯酸鈉],因為Cl的的氧化數由0增加至 1。另外Cl2也還原為NaCl,因為Cl的氧化數由0減少至-1。Cl2 2NaOH --- NaCl NaOCl H2O0 1-2 1 1 -1 1-2 1 1 -2

有很多的氧化還原作用都不涉及電子轉換!!
涉及的也有不少，例子已有上面那位回答者回答了，不再列出。

不涉及的有以下例子:
但說例子之前要先說明，氧化還原作反應的定義在於反應中是否有原素或物質的oxidation number 有改變，如有的就是了，而不一定取決於電子的轉換!!
1. C + O2 ------> CO2
O.N. of C 由0 變成 +4
O.N. of O 由0 變成 -2
它是寫不了half ionic equation 的。因為他們沒有帶charge.

2. CH2=CH2 + H2 ----> CH3CH3
O.N. of C 由-2 變成-3
O.N. of H 由0 變成+1