- 脚步
- - 一般
- 检查反应物和产物的氧化数
- 识别氧化和还原物种
- 写下半反应并平衡原子和电荷
- 用离子方程式代入一般方程式
- -在酸性介质中保持平衡
- -基本培养基中的平衡
- 例子
- 练习题
- 练习1
- 一般步骤
- 基本培养基中的平衡
- 练习2
- 一般步骤
- 酸性介质中的平衡
- 参考文献
的氧化还原平衡方法是允许平衡氧化还原反应，否则将是头痛的化学方程式。这里一种或多种物质交换电子；捐赠或丢失它们的一种称为氧化性物种，接受或获得它们的一种称为还原性物种。
在这种方法中，必须知道这些物质的氧化数，因为它们会揭示每摩尔获得或失去的电子数量。因此，可以通过将等式中的电子写成反应物或产物来平衡电荷。
氧化还原反应的一般半反应，以及三种主角在平衡期间的反应：H +，H2O和OH-。资料来源：加布里埃尔·玻利瓦尔（GabrielBolívar）。
上部图像显示了如何有效电子，电子-被放置作为反应物时，氧化物质增益它们; 当还原性物种失去它们时作为产品。注意，要平衡这种类型的方程，有必要掌握氧化和氧化还原数的概念。
为H +，H 2 O和OH -种，这取决于反应介质的pH，氧化还原允许平衡，这就是为什么它是很常见的发现他们在练习。如果介质是酸性的，我们求助于H +; 但如果相反的介质为基础，那么我们使用OH -平衡。
反应本身的性质决定了介质的pH值。这就是为什么，尽管平衡就可以进行假设的酸性或碱性介质中，最终的平衡方程将指示是否为H +和OH -离子是真的可有可无或不。
脚步
- 一般
检查反应物和产物的氧化数
假设以下化学方程式：
Cu（s）+ AgNO 3（aq）→Cu（NO 3）2 + Ag（s）
这对应于氧化还原反应，其中反应物的氧化数发生变化：
Cu 0（s）+ Ag + NO 3（aq）→Cu 2+（NO 3）2 + Ag（s）0
识别氧化和还原物种
氧化物质通过氧化还原物质而获得电子。因此，其氧化数降低：其正电性降低。同时，还原物种的氧化数增加，因为它失去了电子：它变得更正。
因此，在先前的反应中，由于铜从Cu 0传递至Cu 2+，因此铜被氧化。从Ag +到Ag 0，银被还原。铜是还原性物质，银是氧化性物质。
写下半反应并平衡原子和电荷
识别哪些物种获得或失去电子，还原和氧化反应的氧化还原半反应如下：
铜0 →铜2+
银+ →银0
铜失去两个电子，而银获得一个电子。我们将电子置于两个半反应中：
的Cu 0 →铜2+ + 2e中-
的Ag + + E - →AG 0
请注意，在两个半反应中，负载均保持平衡。但是如果将它们加在一起，就会违反物质守恒定律：两个半反应中电子的数量必须相等。因此，第二个方程式乘以2，两个方程式相加：
（铜0 →铜2+ + 2e中-）×1
（AG + + E - →银0）×2
的Cu 0 + 2AG + + 2e中- →铜2+ + 2AG 0 + 2E -
电子抵消了，因为它们位于反应物和产物的侧面：
铜0 + 2Ag + →铜2+ + 2Ag 0
这是全局离子方程。
用离子方程式代入一般方程式
最后，将先前方程式的化学计量系数转移到第一个方程式：
Cu（s）+ 2AgNO 3（aq）→Cu（NO 3）2 + 2Ag（s）
注意，2与AgNO 3一起定位是因为在该盐中，银的形式与Ag +相同，而Cu（NO 3）2的情况也相同。如果最后这个方程式不平衡，我们将继续进行试验。
先前步骤中提出的方程式可以通过反复试验直接进行平衡。然而，有需要的酸性（H氧化还原反应+）或碱性（OH - ）中发生。发生这种情况时，假设介质为中性，则无法平衡。如刚刚所示（既不添加H +也不添加 OH- ）。
另一方面，很容易知道将发生氧化数变化的原子，离子或化合物（主要是氧化物）写在半反应中。这将在练习部分中突出显示。
-在酸性介质中保持平衡
当介质为酸性时，必须在两个半反应处停止。这次平衡时，我们忽略了氧和氢原子，也忽略了电子。电子最终将平衡。
然后，在氧原子较少的反应方面，我们添加水分子以弥补这一不足。另一方面，我们使氢与H +离子平衡。最后，我们添加电子并按照已经概述的一般步骤进行操作。
-基本培养基中的平衡
当介质为碱性时，其运行方式与在酸性介质中的运行方式相同，只是差别很小：这次是在氧气较多的一侧，将定位与该氧气过多数量相等的水分子。和在另一侧上，OH离子-以补偿氢。
最后，使电子平衡，将两个半反应加在一起，并将全局离子方程的系数代入一般方程。
例子
下面的平衡和不平衡氧化还原方程用作示例，以查看应用此平衡方法后它们发生了多少变化：
P 4 + CLO - →PO 4 3- +氯- （非平衡）
P 4 + 10 CLO - + 6 H 2 O→4 PO 4 3- + 10氯- + 12 H +（平衡酸性介质）
P 4 + 10 CLO - + 12 OH - →4 PO 4 3- + 10氯- + 6 H 2 O（平衡的基础培养基）
我2 + KNO 3 →I - + KIO 3 + NO 3 - （非平衡）
3I 2 + KNO 3 + 3H 2 O→5I - + KIO 3 + NO 3 - + 6H +（平衡酸性介质）
的Cr 2 Ò 2 7- + HNO 2 →铬3+ + NO 3 - （非平衡）
3HNO 2 + 5H + + CR 2 ö 2 7- →3NO 3+ 2CR 3+ + 4H 2 O（平衡酸性介质）
练习题
练习1
在基本介质中平衡以下公式：
我2 + KNO 3 →I - + KIO 3 + NO 3 -
一般步骤
我们首先写下我们怀疑已被氧化或还原的物种的氧化数。在这种情况下，碘原子：
我2 0 + KNO 3 →I - + KI 5+ ö 3 + NO 3 -
请注意，碘被氧化并同时被还原，因此我们继续写出它们各自的两个半反应：
我2 →I - （减少，为每个I - 1个电子被消耗）
我2 →IO 3 - （氧化，对于每一个IO 3 - 5个电子被释放）
在氧化半反应我们放置阴离子IO 3 - ，而不是碘原子作为我5+。我们平衡碘原子：
我2 →2I -
我2 →2IO 3 -
基本培养基中的平衡
现在，我们将重点放在平衡碱性介质中的氧化半反应上，因为它具有氧化的物种。我们在产品侧添加与氧原子相同数量的水分子：
我2 →2IO 3 - + 6H 2 ö
而在左边，我们与OH平衡氢- ：
我2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 ö
我们编写两个半反应，并添加缺失的电子以平衡负电荷：
我2 + 2e的- →2I -
我2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 O + 10E -
我们使两个半反应中的电子数相等并相加：
（I 2 + 2e中- →2I -）×10
（I 2 + 12OH - →2IO 3 - + 6H 2 O + 10E -）×2
12I 2 + 24 OH - + 20E - →20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O + 20E -
电子抵消，我们将所有系数除以四以简化全局离子方程：
（12I 2 + 24 OH - →20I - + 4IO 3 - + 12H 2 O）X¼
3I 2 + 6OH - →5I - + IO 3 - + 3H 2 ö
最后，我们在第一个方程式中替换离子方程式的系数：
3I 2 + 6OH - + KNO 3 →5I - + KIO 3 + NO 3 - + 3H 2 ö
方程已经平衡。将该结果与实施例2中在酸性介质中的平衡进行比较。
练习2
在酸性介质中平衡以下方程式：
Fe 2 O 3 + CO→Fe + CO 2
一般步骤
我们查看铁和碳的氧化数，以找出两者中的哪一个被氧化或还原了：
Fe 2 3+ O 3 + C 2+ O→Fe 0 + C 4+ O 2
铁已被还原，使其成为氧化物质。同时，碳已被氧化，具有还原性。有关氧化和还原的半反应为：
Fe 2 3+ O 3 →Fe 0（还原，每消耗3 Fe电子）
CO→CO 2（氧化，释放出每个CO 2 2电子）
请注意，我们写的氧化物为Fe 2 O 3，因为它包含Fe 3+，而不仅仅是放置Fe 3+。我们平衡了除氧原子之外所需的原子：
Fe 2 O 3 →2Fe
CO→CO 2
并且我们继续在酸性介质中在两个半反应中进行平衡，因为它们之间存在氧化物质。
酸性介质中的平衡
我们添加水以平衡氧气，然后添加H +平衡氢：
Fe 2 O 3 →2Fe + 3H 2 O
6H + + Fe 2 O 3 →2Fe + 3H 2 O
CO + H 2 O→CO 2
CO + H 2 O→CO 2 + 2H +
现在我们通过放置参与半反应的电子来平衡电荷：
6H + + 6e中- +的Fe 2 ö 3 →的2Fe + 3H 2 ö
CO + H 2 O→CO 2 + 2H + + 2e中-
我们将两个半反应中的电子数均等并相加：
（6H + + 6e中- +的Fe 2 ö 3 →的2Fe + 3H 2 O）×2
（CO + H 2 O→CO 2 + 2H + + 2e中-）×6
12 H + + 12E - +的2Fe 2 ö 3 + 6CO + 6H 2 O→的4Fe + 6H 2 O + 6CO 2 + 12H + + 12E -
我们消除电子，H +离子和水分子：
2Fe 2 O 3 + 6CO→4Fe + 6CO 2
但是，这些系数可以除以2，以进一步简化方程式，它们具有：
Fe 2 O 3 + 3CO→2Fe + 3CO 2
产生了一个问题：这个方程式是否需要氧化还原平衡？通过反复试验，它会快得多。这表明不管介质的pH如何，该反应都会进行。
参考文献
- 惠特顿，戴维斯，佩克和斯坦利。（2008）。化学 （第8版）。圣智学习。
- Helmenstine，Anne Marie博士 （2019年9月22日）。如何平衡氧化还原反应。从以下位置恢复：Thoughtco.com
- Ann Nguyen和Luvleen Brar。（2019年6月5日）。平衡氧化还原反应。化学LibreTexts。从以下位置恢复：chem.libretexts.org
- Quimitube。（2012）。练习19：在碱性介质中通过两个氧化半反应调节氧化还原反应。从以下网站恢复：quimitube.com
- 圣路易斯华盛顿大学。（sf）。练习题：氧化还原反应。从以下位置恢复：chemistry.wustl.edu
- 约翰·威利父子。（2020）。如何平衡氧化还原方程。从以下网站恢复：dummies.com
- RubénDaríoOG（2015）。平衡化学方程式。从以下来源恢复：aprendeenlinea.udea.edu.co