氧化还原反应方程式

化学考试时，经常会出现这样的题型：给出一个氧化还原反应的反应物和生成物，要求写出化学方程式或是离子方程式。这在高一算是偏难的题型，但在学习本条目后，一分钟内足以处理这些问题。

我们结合这个题目示范：

已知在酸性条件下，高锰酸钾（$\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$）和草酸（${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$）发生氧化还原反应生成$\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$和二氧化碳。请写出该反应的离子方程式并配平。

处理这类问题我们分四步走：

1. 找出两剂两物。（氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物）
2. 标出变价。
3. 使用氧化还原配平法配平。
4. 补上缺少的电荷。（一般只需用到三种：${\mathrm{H}}^{\mathrm{+}},\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}},{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$）

步骤

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$\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$。所以我们知道了：

• 氧化剂：$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}$
• 还原剂：${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}$
• 氧化产物：$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$
• 还原产物：$\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$

标出变价

先把方程式草稿写出来，标上变价：

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$

$\downarrow 5\uparrow 2$

箭头上/下和数字分别表示升/降价和化合价改变数

使用氧化还原配平法配平

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：

$\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{1}\mathrm{0}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$

补上缺少的电荷

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。

这样，我们就得到了完整的离子方程式：

$\mathrm{6}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{5}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{=}\mathrm{1}\mathrm{0}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

练习

配平练习，答案进行暗色处理：

$\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}$

$\mathrm{5}\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\to }\mathrm{5}\mathrm{F}{\mathrm{e}}^{\mathrm{3}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$