氧化还原化学与电化学

用半反应配平氧化还原方程

靠试错去配平一个乱糟糟的氧化还原方程,简直让人抓狂。半反应法把它驯服了:先把反应拆成两个独立的故事——氧化半反应和还原半反应——各自完整地配平,最后再把它们缝合起来,使一边失去的电子恰好等于另一边得到的电子。这是一份食谱,像所有好食谱一样,你要按顺序照做。

在每个半反应内部,步骤是:先配平主元素;用加 H2O 来配平氧;用加 H+ 来配平氢;再用加电子(e-)来配平电荷。这样你就得到,比如酸性中高锰酸根的还原半反应为 MnO4- + 8 H+ + 5 e- -> Mn2+ + 4 H2O。然后把两个半反应按比例放大,使它们的电子数相等,相加,再把两边都出现的东西约掉。若反应在碱性而非酸性中进行,最后再在两边加 OH- 把 H+ 中和成水即可——这是个小小的附加步骤。

这种方法是分析化学和无机化学的主力,每一次滴定计算、每一个电池半电池、每一次电解的背后都有它。它最大的优点是电子计数一目了然:你能实实在在地看到有多少电子在移动,而这正是化学计量和能斯特方程所需要的数字。要老实说一句:配平好的方程只告诉你守恒的算术——它对反应到底会不会发生、发生有多快只字未提。要问「会不会」,就得去看电池电位。

还原半反应:MnO4- + 8 H+ + 5 e- -> Mn2+ + 4 H2O。氧化半反应:Fe2+ -> Fe3+ + e-。把铁的半反应放大 5 倍后相加:MnO4- + 8 H+ + 5 Fe2+ -> Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O。

五个电子必须对齐:1 个高锰酸根氧化 5 个亚铁离子。

酸性条件下加 H+ 和 H2O;碱性条件下先按酸性配平,最后再在两边加 OH-。忘记让电子相消是最常见的错误。

又称
half-reaction methodion-electron method半反应法离子-电子法