半反应式描述一个电极上的变化。在阴极,正离子得到电子(还原)。在阳极,负离子失去电子(氧化)。
两个半反应式的电子数相等时,相加就得到总方程式。这一课建立在预测熔融产物和化学式与方程式的配平技能上。
怎样写半反应式?
分四个小步骤。
- **写出离子和产物。**Pb²⁺ 变成 Pb。Br⁻ 变成 Br₂。
- **配平原子。**一个 Br₂ 需要两个 Br⁻。
- 加入电子来配平电荷。得到电子写在左边,失去电子写在右边。
- **检查电荷。**两边的总电荷必须相同。
记住口诀 OIL RIG:Oxidation Is Loss(氧化是失去电子),Reduction Is Gain(还原是得到电子)。阳极发生氧化,阴极发生还原。
例题详解
电解熔融的溴化铅(II)。写出每个电极的半反应式,并合并。
**阴极:**Pb²⁺ → Pb。左边电荷为 +2,右边为 0,所以在左边加两个电子:
Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb
电荷检查:左边 +2 + (−2) = 0,右边 0。
**阳极:**Br⁻ → Br₂。先配平原子:2Br⁻ → Br₂。左边电荷为 −2,右边为 0,所以右边出现两个电子:
2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻
电荷检查:左边 −2,右边 0 + (−2) = −2。
**合并:**两个半反应式都涉及两个电子,相加时电子抵消:
Pb²⁺ + 2Br⁻ → Pb + Br₂
这就是 PbBr₂ → Pb + Br₂,与上一课的结果一致。
当电子数不同时
对于熔融氧化铝,阴极是 Al³⁺ + 3e⁻ → Al,阳极是 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻。电子数是 3 和 4,所以把两者都扩大到 12:4Al³⁺ + 12e⁻ → 4Al 和 6O²⁻ → 3O₂ + 12e⁻。
相加得 4Al³⁺ + 6O²⁻ → 4Al + 3O₂,即 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂。核对:两边都是 4 个 Al 和 6 个 O。
要留意的错误
常见的失误是把电子写在错误的一边,或者漏写。
**错误答案:**Pb²⁺ → Pb + 2e⁻
左边电荷是 +2,右边是 −2,不平衡。它还表示铅离子在失去电子,与实际相反。
纠正的方法是问:“这个离子是在得到还是失去电子?”正离子变成中性原子,必定得到电子,所以电子在左边。
自我检测
1. 写出阴极上 Zn²⁺ 变成锌的半反应式。
查看答案
**Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn。**两边电荷都是 0。
2. 写出阳极上氯离子变成氯气的半反应式。
查看答案
**2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻。**左边电荷 −2,右边 −2。
3. 把半反应式 Na⁺ + e⁻ → Na 和 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ 合并成总方程式。
查看答案
第一个乘以 2:2Na⁺ + 2e⁻ → 2Na。与第二个相加,电子抵消:2Na⁺ + 2Cl⁻ → 2Na + Cl₂,即 2NaCl → 2Na + Cl₂。
下一步
接下来是在范围内比较水溶液与熔融情形,水会带来额外的离子需要考虑。方程式配平推理训练器是检查原子数的好办法。
觉得半反应式很机械的同学,往往在老师每一步都问“这个离子在做什么”之后就懂了。我们的老师在一对一线上化学补习中就是这样教的。