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高中笔记
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氧化还原反应方程式：修订间差异

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第1行： 第1行：
化学反应中发生电子转移的反应，涉及物质的氧化数（化合价）变化。
化学反应中，凡是'''发生电子转移'''、并伴随'''元素氧化数（化合价）变化'''的反应，称为'''氧化还原反应'''。
 
== 示例 ==
== 示例 ==


我们结合这个题目示范：
我们通过一道典型例题，说明氧化还原反应离子方程式的书写与配平方法。


<blockquote>
<blockquote>
已知在酸性条件下，高锰酸钾（<math>KMnO_4</math>）和草酸（<math>H_2C_2O_4</math>）发生氧化还原反应生成<math>Mn^{2+}</math>和二氧化碳。请写出该反应的离子方程式并配平。
已知在'''酸性条件'''下，高锰酸钾（<chem>KMnO_4</chem>）与草酸（<chem>H2C2O4</chem>）发生氧化还原反应，生成 <chem>Mn^{2+}</chem> 和二氧化碳。 
请写出该反应的'''离子方程式'''并配平。
</blockquote>
</blockquote>


处理这类问题我们分四步走：
处理此类问题，一般按以下'''四个步骤'''进行：
 
# 找出“两剂两物”（氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物）；
# 标出发生变化的元素及其化合价变化；
# 使用[[氧化还原配平法|氧化还原配平法（化合价配平法）]]配平骨架；
# 根据反应条件补充缺失的电荷（通常只涉及 <chem>H^+</chem>、<chem>OH^-</chem> 和 <chem>H2O</chem>）。
 
== 书写步骤 ==


# 找出两剂两物。（氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物）
# 标出变价。
# 使用[[氧化还原配平法|氧化还原配平法（化合价配平法）]]配平。
# 补上缺少的电荷。（一般只需用到三种：<math>\mathrm{H^+, OH^-, H_2O}</math>）
== 步骤 ==
=== 找出两剂两物 ===
=== 找出两剂两物 ===


题目中给出了高锰酸钾和草酸的化学式。我们知道，高锰酸钾属于强氧化剂，其中显 +7 价的锰元素会在反应中被还原成<math>\mathrm{Mn^{2+}}</math>。所以我们知道了：
题目中给出了反应物为高锰酸钾和草酸。
 
在酸性条件下，高锰酸钾中的锰元素由 +7 价被还原为 <chem>Mn^{2+}</chem>，因此高锰酸根离子为'''氧化剂'''； 
草酸中的碳元素由 +3 价升高至 +4 价，因此草酸为'''还原剂'''。


* 氧化剂：<math>\mathrm{MnO_4^-}</math>
据此可得：
* 还原剂：<math>\mathrm{H_2C_2O_4}</math>
 
* 氧化产物：<math>\mathrm{CO_2}</math>
* 氧化剂：<chem>MnO4^-</chem>
* 还原产物：<math>\mathrm{Mn^{2+}}</math>
* 还原剂：<chem>H2C2O4</chem>
* 氧化产物：<chem>CO2</chem>
* 还原产物：<chem>Mn^{2+}</chem>


=== 标出变价 ===
=== 标出变价 ===


先把方程式草稿写出来，标上变价：
先写出未配平的反应骨架，并标出发生变化的元素及其化合价变化：
 
<chem>MnO4^- + H2C2O4 =\!=\!= CO_2 + Mn^{2+}</chem>
 
其中：


<math>~ \downarrow 5 \qquad \quad ~~ \uparrow 2</math>
* Mn：+7 → +2（得 5 个电子）
* C：+3 → +4（失 1 个电子，每个草酸分子中有 2 个碳）


<math>\mathrm{MnO_4^-+H_2C_2O_4=\!=\!=CO_2+Mn^{2+}}</math>
=== 配平 ===


<blockquote>
根据电子得失守恒，使氧化反应与还原反应中电子转移数相等。
箭头上/下和数字分别表示升/降价和化合价改变数
 
</blockquote>
锰元素每个得 5 个电子，草酸中每个碳失 1 个电子，因此需要 5 个草酸分子对应 2 个高锰酸根离子。


=== 使用氧化还原配平法配平 ===
并分别按照'''锰守恒'''和'''碳守恒'''配平，得到：


接着使用氧化还原配平法配平，并分别按照锰守恒和碳守恒配平。不使用氢或氧守恒的原因是下一步补电荷需要用到氢离子、氢氧根和水。这样，我们就得到了：
<chem>2MnO4^- + 5H2C2O4 =\!=\!= 10CO2\uparrow + 2Mn^{2+}</chem>


<math>\mathrm{2MnO_4^- + 5H_2C_2O_4 =\!=\!= 10CO_2 \uparrow + 2Mn^{2+}}</math>
此时暂不配平氢、氧元素。


=== 补上缺少的电荷 ===
=== 四、补充电荷并配平氢氧 ===


经过计算，我们很容易得到，方程式左边比右边少六个正电荷，又知道题目中给出了“酸性高锰酸钾”这个条件，因此需要在左边配上 6 个氢离子，并相应地在右边配上 8 分子的水。不在右边配上 6 个氢氧根，是因为这样做的话，就会造成“酸制碱”的情况，这是违反客观事实的。
比较方程式两侧电荷数：


这样，我们就得到了完整的离子方程式：
* 左侧电荷总数为 −2；
* 右侧电荷总数为 +4。


<math>\mathrm{6H^+ + 2MnO_4^- + 5H_2C_2O_4 =\!=\!= 10CO_2 \uparrow + 2Mn^{2+} + 8H_2O}</math>
因此左侧需补充 6 个正电荷。


== 练习 ==
题目给出反应在'''酸性条件'''下进行，应补充 <chem>H^+</chem>，并据此配平水分子数。


配平练习，答案进行暗色处理：
最终得到完整的离子方程式：


<math>\mathrm{Fe^{2+} + MnO_4^- \rightarrow Fe^{3+} + Mn^{2+}}</math>
<chem>6H^+ + 2MnO4^- + 5H2C2O4 =\!=\!= 10CO2\uparrow + 2Mn^{2+} + 8H_2O</chem>


<span style="color:white; background-color:white"><math>\mathrm{5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ \rightarrow 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O}</math></span>
== 练习 ==


请配平下列离子方程式（答案已隐藏）：


<chem>Fe^{2+} + MnO4^-\rightarrow Fe^{3+} + Mn^{2+}</chem>


[[category:元素化学]]
{{黑幕|<chem>5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ =\!=\!= 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O</chem>}}
[[分类:元素化学]]
检索自“https://classnote.top/note/氧化还原反应方程式”