5-2 反應式的平衡 1 1.

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1 5-2 反應式的平衡 1 1

2 反應式的平衡 5-2 氧化還原反應需遵守質量守恆與電荷守恆的原理。因此可根據原子不滅和電子的得失來平衡反應式，高一介紹過觀察法和代數法，本節將介紹半反應平衡法與氧化數平衡法。 2

3 反應式的平衡 5-2 半反應平衡法 氧化數平衡法 3

4 反應式的平衡 5-2 學習目標： 了解半反應平衡法。 了解氧化數平衡法。 4

5 半反應平衡法 5-2.1 失去電子的半反應為氧化反應， 得到電子的半反應為還原反應。 全反應中，兩半反應電子的得失數目相等，
依此概念平衡氧化還原反應式， 稱為半反應平衡法。 運用半反應平衡法，較能觀察出電子的得失與轉 移情形， 其步驟如下： 5

6 Fe2+(aq)＋Cr2O72－(aq) → Fe3+(aq)＋Cr3+(aq)
半反應平衡法 5-2.1 Fe2+(aq)＋Cr2O72－(aq) → Fe3+(aq)＋Cr3+(aq) 以酸性溶液中，亞鐵離子與二鉻酸根反應生成鐵 離子與鉻離子為例。 未平衡反應式： Fe2+(aq)＋Cr2O72－(aq) → Fe3+(aq) ＋Cr3+(aq) 【氧化半反應】 【還原半反應】 Fe2+(aq) → Fe3+(aq) Cr2O72－(aq) → 2Cr3+(aq) 亞鐵離子氧化成鐵離子，失去 1 個電子 二鉻酸根獲得 6 個電子，還原成鉻離子 6

7 因為在酸性溶液中反應，所以用 H+ 使電荷平衡
半反應平衡法 5-2.1 Cr2O72－(aq) ＋6e－ → 2Cr3+(aq) 因為在酸性溶液中反應，所以用 H+ 使電荷平衡 設加入 x mol H+， 總電荷(－2)＋x＋(－1)×6＝2×(+3)，解得 x＝14 用 H2O 平衡 H 與 O 原子，以符合質量守恆 7

8 半反應平衡法 5-2.1 氧化半反應式： 還原半反應式： 全反應： 8

9 範例 5-3 在鹼性溶液中，以半反應平衡法平衡反應式。 I2(s)＋NO2－(aq) → I－(aq) ＋NO3－(aq) 解答在後 9 9
選修化學(上) 9

10 範例 5-3 解答 1. 氧化半反應：NO2－ → NO3－ NO2－ + 2OH－ → NO3－ + 2e－
設平衡加入 x mol OH－， 總電荷（－1）＋（－1） × x＝（－1）＋（－1） × 2， 解得 x＝2。 NO2－ + 2OH－ → NO3－ + 2e－ (3)用 H2O 平衡 H 與 O 原子，以符合質量守恆。 NO2－ + 2OH－ → NO3 (aq) － + H2O + 2e－ 10 選修化學(上)

11 範例 5-3 解答 2. 還原半反應：I2 → 2I－ I2 + 2e－→ 2I－
碘分子獲得2 個電子，還原成碘離子。 I2 + 2e－→ 2I－ 氧化半反應：NO2－ (aq) + 2OH－ (aq) → NO3－ (aq) + H2O () + 2e－ ×1 還原半反應：I2 (s) + 2e－ → 2I－ (aq) ×1 全反應式： I2(s) + NO2－(aq) + 2OH－(aq) → 2I－(aq) + NO3－(aq) + H2O() . 11 選修化學(上)

12 練習題 5-3 在酸性溶液中，以半反應平衡法平衡下列反應式。
MnO4－(aq)＋S2O32－(aq) → Mn2+(aq) ＋SO42－(aq) 解答在後 12 選修化學(上) 12

13 練習題 5-3 解答 1. 氧化半反應：S2O32－ → SO42－ (1) S 的氧化數由+2 變為+6，有兩個 S，增加 8， 即失去 8 個電子。 (2)在酸性溶液中反應，所以 用 H+ 平衡電荷， 設平衡加入 x mol H+， 總電荷（－2)＝（－2）× 2＋(＋1）× x＋(－1）× 8， 解得 x＝10。 (3)用 H2O 平衡 H 與 O 原子，以符合質量守恆。 13 選修化學(上)

14 練習題 5-3 解答 2. 還原半反應：MnO4－ → Mn2+ (1) Mn 的氧化數由+7變為+2，減少5，即獲得5 個電子。
(2) 在酸性溶液中反應，所以用 H+ 平衡電荷， 設平衡加入 y mol H+， 總電荷（－1）＋（＋1） × y＋（－1） × 5＝2， 解得 y＝8。 (3)用 H2O 平衡 H 與 O 原子，以符合質量守恆。 14 選修化學(上)

15 練習題 5-3 解答 氧化半反應：S2O32－ + 5H2O → 2SO42－+ 10H+ + 8e－ ×5
還原半反應：MnO4－+ 8H+ + 5e－ → Mn2+ + 4H2O ×8 全反應式： 5S2O32－ + 8MnO4－ + 14H+ → 10SO42－ + 8Mn2+ + 7H2O 15 選修化學(上)

16 氧化數平衡法 5-2.2 氧化數平衡法係運用氧化數變化的淨改變量為 零，以平衡反應式。 其步驟如下： 16

17 C 的氧化數由 +3 變為 +4，有兩個 C，變化量為 +2
氧化數平衡法 5-2.2 以過錳酸根在酸性水溶液中與草酸根的反應為例。 未平衡反應式： MnO4－(aq)＋C2O42－(aq)＋H +(aq) → Mn2+(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) Mn 的氧化數由 +7 變為 +2 ，變化量為 －5 C 的氧化數由 +3 變為 +4，有兩個 C，變化量為 +2 17

18 氧化數平衡法 5-2.2 因為Mn 的氧化數減少 5， 所以 MnO4－ 與 Mn2+ 的係數分別乘以 2
因為C 的氧化數增加 2， 所以 C2O42－的係數乘以 5， 故 CO2 平衡 C 的原子數係數為 10 18

19 氧化數平衡法 5-2.2 用氫離子（H+）或氫氧離子（OH－）平衡電荷， 因在酸中用 H+ 平衡電荷 設加入 x mol H+，
用 H2O 平衡 H 原子或 O 原子 平衡反應式： 19

20 範例 5-4 在鹼性水溶液中，用氧化數法平衡下列反應式。
CH3OH(aq)＋MnO4－(aq) → CO32－(aq) ＋MnO42－(aq) 解答 C 的氧化數由 －2 變為 +4 ，變化量為 +6 Mn的氧化數由 +7 變為 +6，變化量為 －1 20 選修化學(上) 20

21 範例 5-4 設平衡加入 x mol OH－， 總電荷6 ×（－1)＋x（－1）＝1 ×（－2)＋6 ×（－2）， 解得 x＝8。
因為 Mn 的氧化數減少 1， 所以 MnO4－ 與 MnO42－ 的係數乘以 6 最後用 H2O 平衡 H 原子或 O 原子 平衡反應式： 21 選修化學(上)

22 練習題 5-4 用氧化數法平衡下列反應式。 Cu(s)＋NO3－(aq) ＋H+(aq) → Cu2+(aq) ＋NO(g)＋H2O(l)
解答在後 22 選修化學(上) 22

23 練習題 5-4 (1) (2) (3)設平衡加入 x mol H+，總電荷2 × (－1)＋x＝3 × 2， 解得 x＝8。
× 3 (2) × 2 (3)設平衡加入 x mol H+，總電荷2 × (－1)＋x＝3 × 2， 解得 x＝8。 (4)平衡反應式： 3Cu(s)＋2NO3－(aq)＋8H+(aq)→3Cu2+(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l) 23 選修化學(上)

24 學習成果評量 試用半反應法平衡以下酸性溶液之化學反應式。 I2(s) + ClO3－(aq) → IO3－(aq) + Cl－(aq)
解答： 氧化半反應：I2 → IO3－ I2 → 2IO3－ I2 → 2IO3－ + 10e－ I2 → 2IO3－ + 10e－ + 12H+ I2 + 6H2O → 2IO3－ + 10e－ +12H+ 氧化半反應：I2 + 6H2O → 2IO3－ + 10e－ +12H+ 還原半反應：ClO3－ + 6e－ + 6H+ → Cl－ + 3H2O 全反應：3I2 + 5ClO3－ + 3H2O → 6IO3－ + 5Cl－ + 6H+ ×3 ×5 還原半反應：ClO3－ → Cl－ ClO3－ + 6e－ → Cl－ ClO3－ + 6e－ + 6H+ → Cl－ ClO3－ + 6e－ + 6H+ → Cl－ + 3H2O 24 選修化學(上) 24

25 學習成果評量 試用氧化數法平衡以下酸性溶液之化學反應式。 I2(s) + ClO3－(aq) → IO3－(aq) + Cl－(aq) 解答： ×3 +10 I ClO3－ → IO3－ + Cl－ 3 5 +3H2O 6 2 5 +6H+ －6 ×5 25 選修化學(上) 25