Redox reaction 氧化還原反應係 DSE Chem syllabus 裡面佔分極重嘅 topic 之一，平均 Paper 1 有 12% - 15% 嘅分數都同 Redox Reaction 呢個課題有關！而且去到 Elective 部分亦有唔少內容係同 Redox Reaction 有關。如果你做過 redox 嘅 DSE Chem Past Paper 題目，你會發現好多時候，教科書內容並無辦法幫你解題，幫唔到你攞分！
點解會咁？到底有無方法可以做好 Redox reaction 嘅 DSE chem 題目？
今日 AfterSchool 就邀請咗 The Chemist 教你點樣先可以做好 DSE Chem Redox reaction 嘅題目，最後仲會有「氧化還原反應」嘅 Chem DSE 題目 example 畀你操練！
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目錄
咩係 Redox Reaction (氧化還原反應)？
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Redox reaction：指任何包含 Oxidation（氧化）同 Reduction（還原）反應嘅 reaction
- Oxidation：失去 Electron（電子）嘅反應
- Reduction：獲得 Electron 嘅反應
簡單嚟講，Redox 氧化還原反應就好似將啲 Electron 移嚟移去 (Transfer of Electron)，由 A 移去 B，從而發生化學反應。
有邊啲一定要識嘅 Redox 概念 ？
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Oxidation Number （氧化數）
Oxidation Number 其實係一個 imaginary charge，喺 DSE 入面主要係用嚟判斷一樣嘢係進行 Oxidation 定 Reduction！
- Oxidation Number 上升：進行 Oxidation
- Oxidation Number 下跌：進行 Reduction
Oxidation Number Assignment Rule
另外同學都需要留意翻 O.N. Assignment 需要遵從下面幾個規則：
- 所有 Element 嘅 O.N. 永遠都係 0
- 有部分 element 係 compound 入面嘅 O.N. 係唔會變（見下表）
| Element in Compounds | Oxidation Number | Example |
| Group I Elements | +1 | NaCl, KOH, Na2O |
| Group II Elements | +2 | CaO, Ca(OH)2, MgSO4 |
| Hydrogen, H | +1 Except O.N. of H in metal hydrides is -1 | H2O, HCl, NaOH Exception: NaH |
| Halogen, X | -1 | CaCl2, HBr, HF, KI |
| Oxygen, O | -2 Except O.N. of O in peroxides is -1 | H2O, KOH, CuO Exception: Na2O2, H2O2 |
- Monoatomic ion 嘅 O.N. ＝佢自己本身嘅 Charge
- E.g. O.N. of Na⁺ = +1, Ca²⁺ = +2, Al³⁺ = +3……
- 一個 Neutral Compound 嘅 O.N. 總和 ＝ 0
- 一個 Polyatomic Ion 嘅 O.N. 總和＝佢自己本身嘅 Charge
- 有部分 Element 可以擁有多種 O.N. (e.g. N, S, Cl, Cr, Mn, Fe)
Example Question
以 MnO₄⁻ 為例，留意翻佢嘅 overall charge 係 -1，而 O 嘅 O.N. 係 -2，有咗呢啲資訊我哋就可以透過解以下嘅 equation 去搵翻 Mn 嘅 Oxidation Number 出嚟喇！
Let the oxidation number of Mn in MnO₄⁻ be x.
X + (-2) x 4 = -1
X = +7
Therefore, the oxidation number of Mn is +7.
Oxidizing Agents, O.A. & Reducing Agents R.A.（氧化和還原劑）
我教咗咁多年，發覺同學成日會混淆呢兩個概念。其實用兩個個口訣就可以分清佢哋！
Oxidizing Agents, O.A.：oxidize 人哋，自己被 reduced
我哋應用 redox 嘅概念，oxidizing agents 令人哋 lose electrons (oxidize)，咁嗰啲 electrons自然會俾 oxidizing agent 拎返，所以oxidizing agents 會被 reduced。
Reducing Agents, R.A.：reduce 人哋，自己被 oxidized
同樣道理， reducing agents 令人哋 gain electrons (reduce)，咁啲 electrons 自然會喺 reducing agent 度拎，所以 reducing agents 會被 oxidized。
Electrochemical Series, E.C.S.（電化序）
定義：常見金屬（以及氫）按照標準電極電勢，由低到高排列得到嘅序列。
簡單一句，就係決定一個 Redox Reaction 裡面，邊個收同放電子喇！呢嗰 Concept 人人都見過佢，但就無咩人會背佢，可能因為佢實在太長。
但你又知唔知，其實唔需要將成個 ECS 背晒都可以奪星？想知點解？睇埋落最尾你就知！
Half Equations （半式）
定義：指氧化還原反應嘅氧化，或還原反應嘅 Equations
簡單一句，半式其實係將氧化還原反應拆返做「氧化」同「還原」兩個 steps，分別寫兩條式，而且 Redox 嘅 Half Equation，係一定有 electrons 存在嘅！
例子：Cl₂+ 2e⁻ → 2Cl⁻
點先可以做好 DSE Chem Redox Reaction 嘅題目？
確認 Oxidizing & Reducing Agents 後寫出反應式
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話明係 Redox Reaction，唔認清 O.A. 同 R.A. 又點得呢？透過上面講述嘅方法，我哋就可以輕易咁分辨到 O.A. & R.A.。
然後我哋可以透過寫出佢哋嘅 reactants 同 products 平衡 Half Equations，再 combine 兩條氧化還原公式，咁就完美寫出一條 Balanced 嘅 Redox reaction equation 喇！
Visualise 成個實驗過程
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Redox reaction 本身就比較複雜，加上好多唔同嘅 apparatus， 例如正負 Electrodes、Salt bridge 等等，令同學好難理解到實驗本質。
但如果你可以將成個實驗過程，親手畫一次出嚟，咁你就一定可以更加深刻咁理解題目嘅核心，用正確嘅思維去計算！
熟讀 Mole Calculation 嘅計算方法
Photo by Manik Roy on Unsplash
吓，原來 Redox 氧化還原反應有咁多 Mole Calculation 要計！仲以為唔洗再見到佢添。
係啊，mole 數其實係 DSE Chemistry 嘅基石，好多 DSE 化學 Past Paper 題目都會 combine mole 數同 Redox reaction 一齊考你！所以熟悉計算 mole 數嘅方法，同掌握正確思維真係非常重要！
例如，如果你要計算一個 solution 裡面有幾多 mole 嘅 Cl ions，咁你就一定要識用題目俾嘅資料，例如 Concentration、relative mass 等等，去計算 mole of ions 出嚟，先可以用到你寫出嚟嘅 Redox 反應式，計算其他嘅資料。
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必做嘅幾條 Redox Reaction Exercise （附解題）
判斷以下反應是否 Redox Reaction
呢類題目最適合就係用 O.N. 去睇，只要成個反應入面其中一樣嘢嘅 O.N. 有改變，咁佢就一定係 Redox Reaction！我哋再睇睇一啲例子：
- Zn 嘅 O.N. 由 ZnO 嘅 +2 跌到去 Zn 嘅 0，所以呢個係 Redox Reaction
- 由於 Zn 嘅 O.N. 下跌，所以佢被 reduce，即佢自己係 oxidizing agent.
- Zn 嘅 O.N. 由 Zn 嘅 0 升到去 ZnSO₄ 嘅 +2，所以呢個係 Redox Reaction
- 由於 Zn 嘅 O.N. 上升，所以佢被 oxidize，即佢自己係 reducing agent.
- 成個 Reaction 並沒有任何 O.N. 上嘅轉變，所以佢唔係 Redox Reaction.
- 成個 Reaction 並沒有任何 O.N. 上嘅轉變，所以佢唔係 Redox Reaction.
- Ca 嘅 O.N. 由 Ca 嘅 0 升到去 Ca(NO₃)₂ 嘅 +2，所以呢個係 Redox Reaction
- 由於 Ca 嘅 O.N. 上升，所以佢被 oxidize，即佢自己係 reducing agent
寫出 Balanced Redox Equation
其中一個大路、亦係最穩陣嘅方法就係先搵出 O.A. 同 R.A. ，再寫出兩條 Half Equation，最後再按照 electron 嘅數目將佢哋合體變成一條完整嘅 Balanced Redox Equation！
Example #1 Zn(s), AgNO₃(aq)
Example #2 Na₂Cr₂O₇(aq), FeSO₄(aq)
Example #3 KMnO₄(aq), K₂SO₃(aq)
