置换反应

置換反應又稱單置換反應，是指一種元素或化合物的離子根與一種離子化合物發生的反應，狹義氧化還原反應是置換反應的一種，且必為廣義的氧化還原反應。在反應中，關鍵在於還原性或氧化性的強弱，還原性或氧化性強的物質與相對較弱的物質進行置換。置换反应是无机化学反应的基本类型之一，指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。

{\ce {A + BC -> AC + B}}

這就是反應的通式，其中:

A 和 B 代表不同金屬（或氫等可以產生陽離子的元素），而 C 為陰離子；

或

A 和 B 代表鹵素，而 C 是陽離子[1]。

一个简单的置换反应例子

铁 + 硫酸铜 → 铜 + 硫酸亚铁

上面是一个置换反应的例子，反应前后各元素氧化態可能改变。
在置換反應中，只會有正離子或負離子的其中一方進行置換，沒有進行反應的離子為旁觀離子。上面的例子中硫酸根為旁觀離子。

反应式

在置換反應中，一般可以有兩種化學式，一種是標準的化學方程式，另一種是離子化學式（半化學式）。

基於旁觀離子並沒有進行化學反應，因此在化學方程式中省略旁觀離子的部份，並得出離子化學式。因此，離子化學式的左右兩方也帶有相同的電荷。

例子

假使A和B的離子電荷為2+，X為2-。

化學式： ${\rm {A_{(s)}+BX_{(aq)}\rightarrow B_{(s)}+AX_{(aq)}}}$ ${\rm {A_{{(s)}}+BX_{{(aq)}}\rightarrow B_{{(s)}}+AX_{{(aq)}}}}$
- 實例： ${\rm {Fe_{(s)}+CuS_{(aq)}\rightarrow Cu_{(s)}+FeS_{(aq)}}}$
離子化學式： ${\rm {A+B^{2+}\rightarrow B+A^{2+}}}$ ${\rm {A+B^{{2+}}\rightarrow B+A^{{2+}}}}$
- 實例： ${\rm {Fe+Cu^{2+}\rightarrow Cu+Fe^{2+}}}$

置換條件

發生反應的條件主要是看金屬的活性序，且一定發生在水中(狹義氧化還原反應不一定)。活性序排在前面的金屬可以與排在後面的金屬置換，因為排在愈前面的金屬愈容易失去電子。當水溶液中的離子化合物不止一種時，則會先和活性序較後面的金屬離子反應，如果活性序是排在能與水直接反應的金屬，則包括水分子中的氫離子在內。

狹義氧化還原與置換反應的比較

狹義氧化還原反應一定有氧的參與，而置換反應則不用。

${\ce {C + H2O}}$ ${\overset {\bigtriangleup }{==}}$ ${\ce {CO ^ + H2 ^}}$

${\ce {2Mg + CO2}}$ ${\overset {\bigtriangleup }{==}}$ ${\ce {2MgO + C}}$

${\ce {3Fe + 4H2O =Fe3O4 + 4H2 ^}}$ (加熱會使反應加速)

上面為狹義氧化還原反應的例子

參考資料

. Chemistry LibreTexts. 2016-06-27. （原始内容存档于2021-12-06）（英语）.

参见

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[1] . Chemistry LibreTexts. 2016-06-27. （原始内容存档于2021-12-06）（英语）.