氧化数及其变化

本页只讲氧化还原平衡里的一条中五内容标准：氧化数及其变化。上一条标准定义了氧化与还原。

氧化数把那些观念变成一个精确、可数的工具，让你能在任何方程式里确定什么被氧化、什么被还原，包括那些没有明显得失氧、氢或电子的反应。

什么是氧化数

一个原子的氧化数（或称氧化数）是一个带正负号的数值，用来描述与游离元素相比，这个原子看起来得到或失去了多少电子。它写成符号在前，例如 +2、-1、+7。

你要按一套固定次序的规则来确定它。

规则，按优先次序：

1. 游离（未化合）元素中原子的氧化数为 0，例如 Fe、O₂、Cl₂、S₈ 全都是 0。
2. 单原子离子的氧化数等于其电荷，Na⁺ 是 +1，Cl⁻ 是 -1，Al³⁺ 是 +3，S²⁻ 是 -2。
3. 在化合物里，有些元素有几乎固定的值：第 1 族金属是 +1，第 2 族金属是 +2，氟是 -1，氢通常是 +1（但在金属氢化物如 NaH 中是 -1），氧通常是 -2（但在过氧化物如 H₂O₂ 中是 -1）。
4. 中性化合物中所有氧化数之和为 0，多原子离子中之和等于该离子的电荷。

规则 4 是主力：固定值一放好，就像解一道简单方程一样求出未知原子。

氧化数变化如何显示氧化还原

比较每个元素在反应前与反应后的氧化数：

• 氧化数升高（更正）是氧化。
• 氧化数降低（更负）是还原。

氧化剂含有氧化数降低的元素；还原剂含有氧化数升高的元素。这与电子定义完全一致，失去电子把数值推高（氧化），得到电子把数值推低（还原）。

用罗马数字命名（Stock 命名法）

铁(II) 硫酸盐或铜(II) 氧化物这类名称里的罗马数字，就是该金属的氧化数。所以铁(II) 指氧化数为 +2 的铁，铁(III) 指 +3。

MnO₄⁻ 里的锰氧化数为 +7，这就是高锰酸钾带 (VII) 的原因。习惯这样读名字，在考试里能省时间。

用氧化数变化配平氧化还原方程式

氧化数不只用来判断氧化还原；它也是配平氧化还原方程式的快捷办法。方法是：氧化数升高的总量必须等于降低的总量，因为失去的电子必须等于得到的电子。

先求出每个元素的变化，再选系数使两个总量相等。例如某元素降 5、另一元素升 1，你就需要每 1 个第一种元素的原子配 5 个第二种元素的原子，正如下面高锰酸盐(VII) 与铁(II) 的反应。

掌握这个技巧，你就能不靠试错配平复杂的氧化还原方程式，这在试卷二 B、C 部分非常有用。

例题

题目。 求高锰酸盐(VII) 离子 MnO₄⁻ 中锰的氧化数。

然后在反应 MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O 中，指出哪个元素被氧化、哪个被还原，并说出氧化剂。

第一步，确定 MnO₄⁻ 中 Mn 的氧化数。 氧是 -2（规则 3），四个氧共 4 x (-2) = -8。

设 Mn 的氧化数为 x。离子总电荷为 -1，所以按规则 4：x + (-8) = -1，得 x = +7。

MnO₄⁻ 中锰是 +7。

第二步，求反应后的 Mn。 在单原子离子 Mn²⁺ 里，氧化数等于电荷：+2（规则 2）。

第三步，求 Mn 的变化。 锰从 +7 到 +2，降低 5。

降低就是还原，所以锰被还原。

第四步，求 Fe 的变化。 铁从 +2（Fe²⁺）到 +3（Fe³⁺），升高 1。

升高就是氧化，所以铁被氧化。

第五步，说出氧化剂。 氧化剂含被还原的元素（锰），所以 MnO₄⁻（高锰酸盐(VII) 离子）是氧化剂，Fe²⁺ 是还原剂。

注意电子账目是平衡的：一个锰离子降 5，而五个铁离子每个升 1、共 5，所以失去的电子等于得到的电子。

答案。 MnO₄⁻ 中 Mn 为 +7，被还原到 +2；铁从 +2 被氧化到 +3。

高锰酸盐(VII) 离子是氧化剂。

练习题

求重铬酸盐(VI) 离子 Cr₂O₇²⁻ 中铬的氧化数。

答案。 氧是 -2，七个氧共 7 x (-2) = -14。设每个铬为 x，共两个，即 2x。离子电荷为 -2，所以 2x + (-14) = -2，得 2x = +12，x = +6。每个铬的氧化数是 +6（所以该离子叫重铬酸盐(VI)）。

考试提示

在每一个被问到的原子上方写出氧化数，并永远带正负号，写成「2」而不是「+2」可能被判错。判断氧化还原时要明确引出变化：「硫被氧化，其氧化数从 -2 升到 +4」。

对多原子离子，别忘了总和必须等于离子的电荷，而不是零。还要记住两个常坑人的例外：金属氢化物里氢是 -1，过氧化物里氧是 -1。

这些小习惯能保住你整份 SPM化学 的容易分数。

本章定位

氧化数是你在后面每一条标准都会再用的工具：它确认电解与电池里哪一个电极反应是氧化，也解释为什么较活泼的金属会把较不活泼的金属置换出来。

• 向上回到章节主页：氧化还原平衡。
• 横向参考：本章的**复习笔记与用于精确定义的关键术语**清单。

我们的在线一对一 SPM化学课以英文授课，每小时 RM50 起，会专门练习考试偏爱的反应，尤其是高锰酸盐(VII) 与重铬酸盐(VI) 的氧化还原，让你在时间压力下确定氧化数成为常规，而不是碰运气。