在平衡氧化还原反应时，除了组分反应物和产物的通常摩尔比外，还必须平衡总电子电荷。这个示例问题说明了如何使用半反应法来平衡溶液中的氧化还原反应。

问题

在酸性溶液中平衡以下氧化还原反应：

Cu（s）+HNO3（aq）→ Cu2+（aq）+NO（g）

解决方案

第1步：确定哪些被氧化，哪些被还原。

要确定哪些原子正在被还原或氧化，请为反应的每个原子指定氧化状态。

供审查：

1. 氧化态分配规则
2. 指定氧化状态示例问题
3. 氧化还原反应实例问题

• 铜（s）：铜=0
• HNO3:H=+1，N=+5，O=-6
• Cu2+：Cu=+2
• 否（g）：N=+2，O=-2

铜从氧化态0变为+2，失去两个电子。铜被这个反应氧化，N从氧化态+5到+2，获得三个电子。氮通过这个反应被还原。

步骤2：将反应分为两个半反应：氧化和还原。

氧化：铜→ Cu2+

还原：硝酸→ 不

步骤3：通过化学计量和电子电荷平衡每个半反应。

这是通过向反应中添加物质来实现的。唯一的规则是，只能添加的物质必须已经存在于溶液中。这些包括水（H2O）、H+离子（在酸性溶液中）、OH-离子（在碱性溶液中）和电子。

从氧化半反应开始：

半反应在原子上已经平衡了。为了电子平衡，必须在产品侧添加两个电子。

铜→ Cu2++2e-

现在，平衡还原反应。

这种反应需要更多的工作。第一步是平衡除氧和氢以外的所有原子。

硝酸→ 不

两边只有一个氮原子，所以氮已经平衡了。

第二步是平衡氧原子。这是通过在需要更多氧气的一侧加水来实现的。在这种情况下，反应物侧有三种氧，产物侧只有一种氧。向产品侧添加两个水分子。

硝酸→ NO+2 H2O

第三步是平衡氢原子。这是通过向需要更多氢的一侧添加H+离子来实现的。反应物侧有一个氢原子，而产物侧有四个。向反应物侧添加3个H+离子。

HNO3+3 H+→ NO+2 H2O

这个方程是原子平衡的，但不是电平衡的。最后一步是通过向反应更积极的一面添加电子来平衡电荷。一是反应物侧，总电荷为+3，而产物侧为中性。为了抵消+3电荷，向反应物侧添加三个电子。

HNO3+3H++3E-→ NO+2 H2O

现在减半方程是平衡的。

步骤4：平衡电子转移。

在氧化还原反应中，获得的电子数必须等于失去的电子数。为了实现这一点，每个反应都要乘以整数，以包含相同数量的电子。

氧化半反应有两个电子，而还原半反应有三个电子。它们之间的最小公分母是六个电子。将氧化半反应乘以3，还原半反应乘以2。

3铜→ 3 Cu2++6 e-2 HNO3+6 H++6 e-→ 2 NO+4 H2O

步骤5：重新组合半反应。

这是通过将两个反应加在一起实现的。一旦添加了它们，就可以取消反应两侧出现的任何内容。

3铜→ 3Cu2++6E-+2HNO3+6H++6E-→ 2 NO+4 H2O

3 Cu+2 HNO3+6H++6 e-→ 3 Cu2++2 NO+4 H2O+6 e-

两边都有六个可以抵消的电子。

3 Cu+2 HNO3+6 H+→ 3 Cu2++2 NO+4 H2O

完全的氧化还原反应现在是平衡的。

答复

3 Cu+2 HNO3+6 H+→ 3 Cu2++2 NO+4 H2O

总结如下：

1. 确定反应的氧化和还原成分。
2. 将反应分为氧化半反应和还原半反应。
3. 在原子和电子两方面平衡每个半反应。
4. 平衡氧化和还原半方程式之间的电子转移。
5. 重组半反应形成完全的氧化还原反应。