離子電子法和氧化數法的關鍵區別在於,在離子電子法中,反應是根據離子的電荷來平衡的,而在氧化數法中,反應是根據氧化劑和還原劑的氧化數的變化來平衡的。
離子電子法和氧化數法是平衡化學方程式的重要方法。對於一個特定的化學反應,給出了一個平衡的化學方程式,它可以幫助我們確定反應物中有多少反應物產生特定量的產物,或反應物的量,以獲得所需量的產物。
目錄
1. 概述和關鍵區別
2. 什麼是離子電子法
3. 氧化數法是什麼
4. 並排比較——離子電子法與氧化數法的表格形式
5. 摘要
什麼是離子電子法(ion electron method)?
離子電子法是一種利用離子半反應確定反應物與產物之間化學計量關係的分析技術。給定某一特定化學反應的化學方程式,就可以確定該化學反應的兩個半反應,並平衡每一個半反應中的電子數和離子數,得到完全平衡的方程式。
讓我們考慮一個例子來理解這個方法。
高錳酸鹽離子與亞鐵離子的反應如下:
MnO4–+Fe2+⟶Mn2++Fe3++4H2O
兩個半反應是高錳酸鹽離子轉化為錳離子和亞鐵離子轉化為鐵離子。這兩個半反應的離子形式如下:
MnO4–⟶Mn2+
Fe2+⟶Fe3+
此後,我們必須平衡每個半反應中氧原子的數量。在亞鐵轉化為鐵離子的半反應中,沒有氧原子。因此,我們必須平衡另一半反應中的氧氣。
MnO4–⟶Mn2++4O2-
這四個氧原子來自水分子(不是分子氧,因為在這個反應中沒有氣體產生)。那麼正確的半反應是:
MnO4–⟶Mn2++4H2O
在上面的方程中,左邊沒有氫原子,但是右邊有八個氫原子,所以我們必須在左邊加8個氫原子(氫離子的形式)。
MnO4–+8H+⟶Mn2++4H2O
在上面的方程中,左側的離子電荷不等於右側的離子電荷。因此,我們可以在其中一個側面加上電子來平衡離子電荷。左邊的電荷是+7,右邊是+2。在這裡,我們要在左邊加五個電子。一半的反應是,
MnO4–+8H++5e–⟶Mn2++4H2O
當平衡亞鐵轉化為鐵離子的半反應時,離子電荷從+2轉化為+3;這裡我們需要在右側添加一個電子,如下所示,以平衡離子電荷。
Fe2+⟶Fe3++e–
此後,我們可以通過平衡電子數將兩個方程相加。我們要把亞鐵轉化為鐵的半反應乘以5,得到五個電子,然後把這個修正的半反應方程式加到高錳酸鹽轉化為錳(II)離子的半反應中,兩邊的五個電子就抵消了。以下反應是這種添加的結果。
MnO4–+8H++5Fe2++5e–⟶Mn2++4H2O+5Fe3++5e–
MnO4–+8H++5Fe2+⟶Mn2++4H2O+5Fe3+
什麼是氧化數法(oxidation number method)?
氧化數法是一種分析技術,利用反應物從反應物到產物時化學元素氧化的變化來確定反應物與產物之間的化學計量關係。在氧化還原反應中,有兩個半反應:氧化反應和還原反應。與上述相同的例子,高錳酸鹽與亞鐵離子的反應,氧化反應是亞鐵離子轉化為鐵離子,還原反應是高錳酸鹽離子轉化為錳(Ⅱ)離子。
氧化:Fe2+⟶Fe3+
還原:MnO4–⟶Mn2+
當平衡這類反應時,首先我們需要確定化學元素氧化狀態的變化。在氧化反應中,亞鐵離子的+2轉化為+3的鐵離子。在還原反應中,錳的+7轉化為+2。因此,我們可以通過乘以另一半反應中氧化態的增量/減量來平衡這些氧化態。在上述示例中,氧化反應的氧化狀態變化為1,還原反應的氧化狀態變化為5。然後,氧化反應乘以5,還原反應乘以1。
5Fe2+⟶5Fe3+
MnO4–⟶Mn2+
然後,我們可以把這兩個半反應相加,得到完整的反應,然後利用水分子和氫離子來平衡其他元素(氧原子),以平衡兩邊的離子電荷。
MnO4–+8H++5Fe2+⟶Mn2++4H2O+5Fe3+
離子電子法(ion electron method)和氧化數法(oxidation number method)的區別
離子電子法和氧化數法是平衡化學方程式的重要方法。離子電子法和氧化數法的關鍵區別在於,在離子電子法中,反應是根據離子的電荷來平衡的,而在氧化數法中,反應的平衡取決於氧化劑和還原劑氧化數的變化。
下面的信息圖總結了離子電子法和氧化數法的區別。
總結 - 離子電子法(ion electron method) vs. 氧化數法(oxidation number method)
離子電子法和氧化數法的關鍵區別在於,在離子電子法中,反應是根據離子的電荷來平衡的,而在氧化數法中,反應的平衡取決於氧化劑和還原劑氧化數的變化。
引用
1“平衡方程式。”