台中市立忠明高中

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1 台中市立忠明高中 高二化學 ( 下 ) H O C +2 O H C H -1 H C H -3 H 第九章 MnO 4 +8H +5e Mn 2 +4H 2 O MnO 4 +2H 2 O+3e MnO 2(s) +4OH MnO 4 +e 2 MnO 4 氧化還還原 COOH COOK 互為共軛氧化還原劑 A + B n+ A n+ + B ( 還原劑 ) 1 ( 氧化劑 ) 2 ( 氧化劑 ) 1 ( 還原劑 ) 2 互為共軛氧化還原劑 碘酒水溶液 黃褐色 加 NaHSO 3 加 NaOH 甲 乙 加 HO 2 2 加 HCl 加 HO 2 2 加 HCl 丙丁戊己 圖 6 二年班號姓名 :

2 9-1 氧化數 前言 1702: 史塔耳認為可燃物質均含燃素, 提出 燃素說 1774: 英國人卜力士力 (J.Priestley,1733~1804) 發現加熱三仙丹 (HgO) 產生氣體, 此氣體使空氣燃燒更加旺盛, 稱之 負燃素空氣 1774: 法國人拉瓦節 (A.L.Lavoisier,1743~1794) 觀察燃燒水銀以及加熱三仙丹, 將此氣體命名氧氣 ( 最早將純物質區分為元素和化合物, 給予系統命名 ) 並提出氧化反應的觀念 ( 推翻燃素說 ) 證明 質量守恆定律 早期 1. 氧化 :( 元素與氧化合 : 氧 ) 2Hg+O 2 2HgO 2. 還原 :( 還回原來元素 : 氧 ) 2HgO 2Hg+O Δ 2 現今 1. 氧化 :( 電子 ) 2Mg+O 2 2MgO (Mg Mg 2+ +2e ) 2. 還原 :( 電子 ) CuO+H 2 Cu+H 2 O (Cu 2+ +2e Cu) 氧化還原 Zn+ Cu 2+ Cu+Zn 2+ Zn Zn e ( 氧化半反應 ) Cu e Cu ( 還原半反應 ) 問題 H 2 +Cl 2 2HCl ( 誰得電子? 誰失電子?) 一 氧化數定義 : 將鍵結的電子對 分配給電負度較大的元素之後各原子的電荷數 1. 離子化合物中, 氧化數是離子的電荷數 2. 共價化合物中, 氧化數是一種電荷 (MnO 4 離子中 Mn 氧化數為 +7, 但不代表 Mn +7 存在 ) 3. 電負度 (EN): 元素拉電子的能力 (F>O>N Cl>Br> S C>P H> 金屬 ) ⅠA 族 ⅡA 族 ⅢA 族 ⅣA 族 ⅤA 族 ⅥA 族 ⅦA 族 H 2.1 Li 1.0 Be 1.5 B 2.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0 Na 0.9 Mg 1.2 Al 1.5 Si 1.8 P 2.1 S 2.5 Cl 3.0 K Ca Ga Ge As Se Br 2.8 Rb Sr In Sn Sb Te I

3 二 氧化數規則 : 1. 元素狀態時原子的氧化數為零 Ex:O 2 N 2 P 4 S 8 2. 單原子離子的氧化數等於所帶電荷數 Ex:Na + = +1 Cl = 1 3. 化合物中鹼金屬必為 +1, 鹼土金屬必為 +2,F 必為 1 Ex:NaCl CaF 2 ( 其他 :Ag 必 +1 Zn 必 +2 Sc 必 +3 Al 必 +3 Si 必 +4) 4. 大部分化合物中 H 為 +1,O 為 2 Ex:H 2 O HF CaO (1) 金屬氫化物 1:NaH CaH 2 I A 族 Li Na K Ra Cs 氧化物 Li 2 O Na 2 O K 2 O Ra 2 O Cs 2 O (2) 過氧化物 1:H 2 O 2 Na 2 O 2 K 2 O 2 過氧化物 NaO KO RaO CsO 超氧化物 KO 2 RaO 2 CsO 2 II A 族 Be Mg Ca Sr Ba (3) 超氧化物 1/2:KO 2 RbO 2 CsO 2 氧化物 BeO MgO CaO SrO BaO 過氧化物 CaO 2 SrO 2 BaO 2 (4) 氟化物 :O 2 F 2 (+1) OF 2 (+2) 5. 分子化合物中各組成原子的氧化數總合為零 Ex:N 2 H 4 (2) N 2 O 4 (+4) 6. 離子化合物或離子團中, 各組成原子的氧化數總合等於其所帶電荷數 Ex:MnO 4 (+7) Cr 2 O 7 2 (+6) C 2 O 4 2 (+3) 7. 化合物若可解離, 則先解離成離子後, 再判斷各原子氧化數 Ex:NH 4 NO 3 NH 4 + (3) + NO 3 (+5) 決定順率 : 必 (ⅠA +1 ⅡA +2 F ) H(+1) O(2) 鹵素 (Cl Br ) 其他 三 氧化數範圍 : 元素之最高氧化數不得超過其價電子數 1. 典型元素 : 族數即為其價電子數, 一般物質化合會滿足八隅體結構 ⅠA 族 ⅡA 族 ⅢA 族 ⅣA 族 ⅤA 族 ⅥA 族 ⅦA 族 最大 最小 註 1:F 雖為 ⅦA, 但 F 只有 0 和 1 兩種氧化數, O 雖為 ⅥA, 但 O 的最高氧化數為 +2 註 2: 目前氧化數最高為 +8, 如 OsO 4 最低為 4, 如 CH 4 100

4 註 3:( 參考 ) 元素 C (ⅣA) (+4 4) N (ⅤA) (+5 3) S (ⅥA) (+6 2) Cl (ⅦA) (+7 1) 化合物與氧化數 CO 2 H 2 C 2 O 4 CO C 2 Cl 2 C 60 C 2 H 2 C 2 H 4 C 2 H 6 CH 4 (+4) (+3) (+2) (+1) (0) (1) (2) (3) (4) HNO 3 NO 2 HNO 2 NO N 2 O N 2 N 2 H 2 N 2 H 4 NH 3 (+5) (+4) (+3) (+2) (+1) (0) (1) (2) (3) H 2 SO 4 SO 2 H 2 S 2 O 3 H 2 S (+6) (+4) (+2) (2) HClO 4 HClO 3 HClO 2 HClO HCl (+7) (+5) (+3) (+1) (1) 2. 第一列過渡元素之常見化合物之氧化數 元素 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅧB ⅧB ⅧB ⅠB ⅡB 氧化數 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn +7 MnO 4 +6 CrO MnO 4 +5 VO TiO 2 VO 2+ MnO 2 +3 Sc 3+ Ti 3+ VO + Cr 3+ Mn 2 O 3 Fe 3+ Co 3+ Ni 2 O 3 +2 TiO V 2+ Cr 2+ Mn 2+ Fe 2+ Co 2+ Ni 2+ Cu 2+ Zn Cu + 四 平均 與 個別 氧化數 : 1. 一個化合物中有多個相同元素, 其氧化數的平均值為此元素的平均氧化數 ( 若化合物中某元素的每一個原子的個別氧化數皆相同, 則平均氧化數 = 個別氧化數 ) 2. 個別氧化數必為整數 ; 平均氧化數可以為分數或整數 ( 平均氧化數為分數, 表示該元素在化合物中必有兩種以上的氧化數 ) Ex1:Fe 3 O 4 平均氧化數為 +8/3, 其事實上為 Fe 2 O 3 FeO, 個別氧化數為 Ex2:Pb 3 O 4 平均氧化數為 +8/3, 其事實上為 PbO 2 2PbO, 個別氧化數為 化合物中原子的 平均氧化數 可由分子式推定, 個別氧化數 可由結構式推定 Ex3: 有機化合物的氧化數 : 乙醇乙醛乙酸 結構式 C 的氧化數 101

5 五 氧化物 與 過氧化物 1. 以 A 族而言, 任何元素之含氧物, 若將氧視為 2 時, 其氧化數超過族數, 則必非氧化物, 如 :H 2 O 2 H 2 SO 5 H 2 S 2 O 8 2. 過氧化物中必有 1 個 O-O 鍵, 且只有這兩個氧之氧化數為 1 其餘之氧, 其氧化數仍為 2, 如 :SO S 2 O 8 中之 S, 氧化數為 +6 O O O O S O O S O O S O O O O O 過氧二硫酸根 過氧硫酸根 範例 1 下列各組化合物中, 以畫線表示的元素的氧化數, 依序成 排列的有哪些? 78 夜大 (A)K 2 CrO 4,H 3 PO 4,MnO 2,K 3 [Fe(CN) 6 ],Ba(OH) 2,H 2 O (B)Na 2 HPO 4,KClO 3,MnO 2,Al 2 O 3,H 2 SO 4,HCN (C)KClO 3,K 2 Cr 2 O 7,SO 3,HNO 3,Ca(OH) 2,Hg 2 Cl 2 (D)K 2 Cr 2 O 7,Na 2 HPO 4,SO 2,Al 2 O 3,Ca(NO 3 ) 2,Hg 2 Cl 2 (E)K 2 Cr 2 O 7,KClO 3,K 4 [Fe(CN) 6 ],NH 4 Cl,CaCl 2,HCl 範例 2 一超導金屬氧化物的組成是 YBa 2 Cu 3 O 7x (Y 與 Sc 同族 ) 如果 x=0.1, 則在此超導氧化物中 : (A) 正離子的總氧化數為 +14 (B) 釔的氧化數為 +3 (C) 鋇的氧化數是 +4 (D) 銅的平均氧化數是 2.27 (E) 銅的氧化數可能有 2 種以上 77 日大 範例 3 試求乙酸 丙酮 甲酸乙酯, 碳原子之個別氧化數 乙酸丙酮甲酸乙酯 範例 4 下列化合物中, 以畫線表示的元素, 何組元素其氧化數相同? 臺中女中 ( 甲 )K 2 Cr 2 O 7 ( 乙 )H 2 S 2 O 5 ( 丙 )H 2 SO 5 ( 丁 )K 3 [Fe(CN) 6 ] ( 戊 )K 4 [Fe(CN) 6 ] ( 己 )K 2 MnO 4 ( 庚 )H 2 S 2 O 8 (A) 丁 戊 (B) 乙 丙 (C) 甲 己 庚 (D) 乙 庚 102

6 大考試題 1. 下列化學式中, 何者含有氧化數和 K 2 Cr 2 O 7 中的 Cr 氧化數相同的元素? 85 學測 (A)Cl 2 O 7 (B)Cr 2 O 3 (C)SO 2 (D)K 2 MnO 4 2. 高溫超導體化合物 YBa 2 Cu 3 O 7, 其具有零電阻與反磁性可分別應用於能量儲存及磁浮火車等, 已知氧 (O) 為 -2 價, 釔 (Y) 為 +3 價鋇 (Ba) 為 +2 價, 則銅之平均價數為多少? (A) +1 (B) (C) +2 (D) 學測研究試題 3. 下列各種錳的氧化數中, 那一種最不常見? 89 日大 (A) + 2 (B) + 4 (C) + 5 (D) 在不同濃度的硝酸溶液中通入硫化氫, 會產生不同的反應如下 : 甲 2HNO + H2S S + 2NO + 2H2O 3(aq) (g) (s) 2(g) 乙 2HNO3aq + 3H2S( g) 3S ( s) + 2NO( g) + 4H2O ( ) ( ) 丙 2HNO3aq + 4H2S( g) 4S( s) + NH4NO3aq + 3H2O ( ) ( ) ( ) 丁 2HNO3aq + 5H2S( g) 5S( s) + N2g + 6H2O ( ) ( ) ( ) ( ) 上列氧化還原反應, 若只針對硝酸, 氮的氧化數有改變的, 將其單一氮原子的氧化數改變的差距, 由大至小依序排列, 則下列哪一選項是正確的? 92 指考 (A) 甲乙丙丁 (B) 乙丙丁甲 (C) 丙丁乙甲 (D) 丁丙乙甲 (E) 丁丙甲乙 5. 下列元素與其它元素反應, 形成各種穩定化合物時, 何者能以最多種氧化數與其它元素鍵結? 94 指考 (A) 鈉 (B) 氧 (C) 氟 (D) 銅 (E) 氯 Ans:1.D 2.D 3.C 4.C 5.E 詳解 3. 錳化合物之氧化數有 + 2, + 3, + 4, + 6, + 7 如 MnO 2, Mn 2 O3 + +3, O2 Mn,K 2 MnO4,K MnO 甲 2HNO 3(aq) + H 2 S (g) S (s) + 2NO 2(g) + 2H 2 O (l) 氧化數改變 1 乙 2HNO 3(aq) + 3H 2 S (g) 3S (s) + 2NO (g) + 4H 2 O (l) 氧化數改變 3 丙 2HNO 3(aq) + 4H 2 S (g) 4S (s) + NH 4 NO 3(aq) + 3H 2 O (l) +5-3 氧化數改變 8 丁 2HNO 3(aq) + 5H 2 S (g) 5S (s) + N 2(g) + 6H 2 O (l) +5 0 氧化數改變 5 氮原子的氧化數改變的差距, 由大至小依序排列為丙丁乙甲 103

7 各校月考題 一 單選題 ( ) 1. 下列化學式何者含有氧化數和 K 2 Cr 2 O 7 的 Cr 氧化數相同的元素? (A)H 2 SO 4 (B)NO 2 (C)Cl 2 O 7 (D)KMnO 4 ( ) 2. 氮的氧化數何者正確? (A)NaNO 2 +5 (B)CH 3 NH 2-2 (C)N 2 H 4-2 (D)NaNH 4 SO 4-5 ( ) 3. 下列有關元素氧化數之敘述, 何者正確? (A)KH,HCl,H 2 O 其中氫之氧化數為 +1 (B)H 2 O 2,KMnO 4,MgO 其中 O 之氧化數均為 -2 (C)K 2 Cr 2 O 7,K 2 CrO 4,KMnO 4,BaO 2 其中 O 之氧化數均為 -2 (D)NaCl,Na 2 O 2,NaOH 其中 Na 之氧化數均為 +1 ( ) 4. NH 4 NO 2 中後一個氮原子的氧化數與下列哪一個氮原子的氧化數相同? (A)NO (B)NO 2 (C)N 2 O (D)N 2 O 3 ( ) 5. 氫化鈉 水 過氧化鈉 次氯酸及氯酸鉀等五種化合物, 在下列各項中, 二化合物皆含氧化數 -1 的元素組合是 (A) 水和次氯酸 (B) 氫化鈉和過氧化鈉 (C) 過氧化鈉和氯酸鉀 (D) 次氯酸和氯酸鉀 ( ) 6. 下列各化合物中, 其金屬氧化數最高為何者? (A)Ni(CO) 4 (B)Cu(NH 3 )SO 4 (C)K 3 Fe(CN) 6 (D)BaO 2 ( ) 7. 下列有關氧化數的敘述中何項正確? (A)OF 2,H 2 O,H 2 O 2 中氧的氧化數皆為 -2 (B)H 2 O 2,HClO 2,NaH 中氫的氧化數皆為 +1 (C)BaO 2,H 2 S 2 O 8,H 2 SO 5 中皆含有氧化數為 -1 的氧 (D) 羥基胺 (NH 2 OH) 聯胺(N 2 H 4 ) 及氨中所含氮原子的氧化數都相同 ( ) 8. 下列劃線元素氧化數 +2 者為 (A)CH 3 COOH (B)OF 2 (C)S 2 Cl 2 (D)SO 2 ( ) 9. 金屬氧化數最低的是 (A)MnO 2 (B)BaO 2 (C)TiO 2 (D)Cr 2 O 3 二 多重選擇題 ( ) 1. 下列物質中, 哪些不含氧化數為 +6? (A)Na 2 SO 5 (B)Na 2 S 2 O 8 (C)Na 2 S 4 O 6 (D)Na 2 S 2 O 7 (E)Na 2 S 2 O 5 ( ) 2. 根據氧化數判斷, 下列哪一種化合物不應該存在? ( 註 : 假定化合物內相同的原子氧化數均相同 ) (A)Na 2 BB4O 8 (B)H 4 P 2 O 7 (C)Be 2 Al 2 Si 6 O 18 (D)Ca 2 (OH) 2 Mg 5 (Si 4 O 11 ) 2 (E)H 5 P 3 O 10 ( ) 3. 下列敘述何者錯誤? (A) 典型元素中除 F 以外, 其他元素的最高氧化數均等於族數 (B) 過渡元素大都具有 多種氧化數 (C) 氧化一定獲得氧, 還原一定失去氧 (D) 兩元素化合時, 低電負度元 素的氧化數為負值 (E) 氧化數出現分數時, 通常表示為平均氧化數 ( ) 4. 下列哪些元素的最高氧化數可以大於或等於 4? (A)F (B)Cl (C)Mn (D)Zn (E)Cr 104

8 答案一 單選題 1. A 2. C 3. D 4. D 5. B 6. C 7. C 8. B 9. B 二 多重選擇題 1. CE 2. AC 3. ACD 4. BCE 解析一 單選題 1. K 2 Cr 2 O 7 中 Cr 為 +6 而 H 2 SO 4 中 S 原子亦為 +6 選 (A) 3. (A)KH (B)H 2 O 2 (C)BaO NH 4 NO 2 NH 4 + +NO 2 (D)N 2 O H 2 S 2 O 8 ( 過氧二硫酸 ) H 2 SO 5 ( 過氧硫酸 ) 其中氧之氧化數為 -1 (D)NH 2 OH N 2 H (A)CH 3 COOH(+3) (B)OF 2 (+2) (C)S 2 Cl 2 (+1) (D)SO 2 (+4) 2. (A)Na 2 BB4O 8 (+1) 2+x 4+(-2) 8=0 7 x=+ ( 不存在 ) 3 同種元素氧化數均相同, 即平均氧化數不可為分數 (B)H 4 P 2 O 7 4+2x+(-2) 7=0 x=+5( 存在 ) NaH,H 2 O,Na 2 O 2, HClO,KClO 3 二 多重選擇題 1. Na SO (A) (C)Be 2 Al 2 Si 6 O 18 (+2) 2+(+3) 2+6x +(-2) 18=0 13 x=+ ( 不存在 ) (A)Ni(CO) 4 ( (D)Ca 2 (OH) 2 Mg 5 (Si 4 O 11 ) 2 (+2) 2+(-1) 2 0 (B)Cu(NH 3 ) 4 SO 4 +2 Na S O B) (+2) 5+8x+ (-2) 22=0 x=+4( 存在 ) (C)K 3 Fe(CN) 6 (E)H 5 P 3 O (+1) 5+3x+(-2) 10=0 (D)BaO 2 x=+5( 存在 ) (A)OF 2,H 2 O +2-2 (B)NaH -1 (C)BaO 2 Na S O (C) (D)Na2S 2 O 7 +6 (E)Na 2 S 2 O (A)-1;(D)+2 105

9 9-2 氧化與還原 一 氧化還原定義 : 狹義 氧化 (2Hg+O 2 2HgO) 還原 (2HgO Δ 2Hg+O2) 與氧化合 or 失去氫 失去氧 or 與氫化合 廣義 2Zn + O 2 2ZnO 失去電子 CuO + H 2 Cu + H 2 O 得到電子 Zn Zn e Cu e Cu 判斷氧化數增加氧化數減少 1. 氧化劑 : 使它種物種氧化 ( 失去電子 ), 而本身 ( 得到電子 ) 者 2. 還原劑 : 使它種物種還原 ( 得到電子 ), 而本身 ( 失去電子 ) 者 二 氧化還原特性 : 1. 氧化 還原反應必發生 : 例如 :Zn+ Cu 2+ Cu+Zn 2+ (1) 氧化半反應 :Zn Zn e (2) 還原半反應 :Cu e Cu (3) 氧化劑 :Cu 2+ ( 使 Zn 氧化, 本身被還原 ) (4) 還原劑 :Zn ( 使 Cu 2+ 還原, 本身被氧化 ) 2. 氧化劑減少之氧化數 ( 得電子數目 )= 還原劑增加之氧化數 ( 失去電子數目 ) 3. 氧化劑與還原劑條件 : (1) 氧化數只能降低不能升高的物質, 只能當氧化劑如 : KMnO 4 K 2 Cr 2 O7 HNO 3 ( + 7) ( + 6) ( + 5) (2) 氧化數只能升高不能降低的物質, 只能當還原劑如 H S HCl NH 3 2 ( 2) ( 1) ( 3) (3) 氧化數能降低也能升, 可當氧化劑, 也可當還原劑 O 3+ 2 Fe HNO H O 3 (O) ( + 3) ( + 5) 2 2 ( 1) H O Fe HNO 2 ( + 2) ( + 3) Fe NO 2 ( 2) (O) ( + 2) 106

10 4. 自身氧化還原反應 ( 不對稱氧化還原 ): (1) 定義 : 當一個反應物中, 具有相同氧化數之同一元素, 氧化數同時有增也有減 (2) 舉例 : 方程式倒寫, 則自身氧化還原反應 a. Cu + + 在水溶液中不安定 : 2Cu (+1) Cu + (0) Cu 2+ ( + 2) b. 鹵素在強鹼中 : 3I 2 + 6OH 5 (0) (-1) 3 I + I O + 3H2O ( 常考!) ( + 5) Cl 2 (0) + 2OH (-1) Cl + Cl O + H2O ( + 1) H O H O ( 1) ( 2) (O) c. 雙氧水之分解反應 :2 2 + O - - I 2(s) I (aq) I3(aq) + 紫無黃褐 d. 黃磷與強鹼共熱 : P 4 + 3OH +3H 2 O P H (0) (-3) H P O 2 2 ( + 1) 2 e. 錳酸根在強酸中 :3 Mn O + 4H + 2 Mn + Mn O + 2H2O ( + 6) 4 O 4 2 ( + 7) ( + 4) Δ + 思考 1 NH 4 NO 2( s ) N 2( g ) + 2H 2 O ( g) 2NH 4 NO 3( s) NH 4( aq) + NO 3( aq) 3 Na S O + 2HCl 2NaCl + SO + S + H O 算不算自身氧化還原? 共軛氧化還原劑 : (1) 反應方向 : 強氧化劑 + 強還原劑 弱氧化劑 + 弱還原劑 (2) 若反應向右氧化力 :B n+ A n+ 互為共軛氧化還原劑 還原力 :B A A + B n+ A n+ + B (3) 若反應向左氧化力 :A n+ B n+ ( 還原劑 ) 1 ( 氧化劑 ) 2 ( 氧化劑 ) 1 ( 還原劑 ) 2 還原力 :A B 互為共軛氧化還原劑 (4) 越強的氧化劑 共軛還原劑越 ; 越弱的氧化劑 共軛還原劑越例 1:Cl 2 + 2Br 2Cl + Br 2 ( 氧化力 :Cl 2 >Br 2 ; 還原力 :Br >Cl ) 思考 高一 Ch2 海水資源, 將氯氣通入苦滷取得溴, 為何須先酸化? 例 2: Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu ; Cu + 2Ag + Cu Ag ( 還原力 :Zn>Cu>Ag ; 氧化力 :Ag + >Cu 2+ >Zn 2+ ) 107

11 三 常見氧化劑 還原劑 1. 反應條件及其產物 :( 產物要熟記!) 氧化劑 反應條件 產物 a 還原劑 產物 a H 2 O 2 H 2 O 2 H 2 O 2 O 2 2 O 3 O 2 H 2 O 2 X X Cr 2 O 7 酸性 Cr C 2 O 4 CO 2 2 PbO 2 Pb 2+ 2 H 2 S S 2 S 2 MnO 2 2 SO 2 HSO 3 Mn S 2 O 3 SO MnO 4 中性 微鹼 MnO 2 3 S 2 O 3 ( 遇 I 2 ) S 4 O 6 強鹼 MnO NO 2 NO HNO 3 H 2 SO 4 XO 3 X 2 濃 NO 2 1 IA M + 1 Cu Hg Ag 非金屬 NO 3 IIA M 2+ 2 稀 Zn( 活性 >H 2 之金屬 ) + NH 4 8 Al Al 3+ 3 Cu Hg Ag 非金屬濃 SO 2 2 Mn Mn 2+ 2 Zn( 活性 >H 2 之金屬 ) S 6 Fe 2+ Fe 3+ 1 還原劑少量 X 2 5 Sn 2+ Sn 4+ 2 還原劑過量 6 Ce 3+ Ce 4+ 1 X 2 CO CO 2 2 註 : a 代表氧化數改變量 X 代表鹵素(Cl Br I) 2. 氧化力大小 ( 還原電位大小 ): (1) 常見氧化劑 : >MnO 4 > >Cr 2 O 2 7 >MnO 2 > >NO 3 >Ag + >Fe 3+ > 目前最強氧化劑為 F 2, 無氧化劑可將 F - 氧化成 F 2 (2) 氧化性的酸 :HNO 3 >H 2 SO 4 >H 3 PO 4 (3) 氧化數影響 : 氧化數愈高, 氧化力愈強, 如 MnO 4 >MnO 2 >Mn 2 O 3 >MnCl 2 例外 :ClO >ClO 2 >ClO 3 >ClO 4 (4) 酸鹼性影響 :[H + ] 愈大, 力愈強 ;[OH ] 愈大, 力愈強 例 :H 2 O 2 通常在酸性條件下當氧化劑, 在鹼性條件下當還原劑 ( 氧化還原半反應式中沒出現 H + 或 OH 者不適用 ) 108

12 3. 金屬離子化傾向 ( 金屬還原力大小 活性大小 氧化電位大小 ): Li > Rb > K > Cs > Ba > Sr > Ca > Na > Mg > Al > Mn > Zn > Cr > Fe > 你如假設被撕開, 那美女們心若鐵 Co > Ni > Sn > Pb > H 2 > Cu > Hg > Ag > Pt > Au 姑娘惜錢輕, 同公贏薄金 Cu>I >Fe 2+ >Hg>Ag>Br >Cl >Pt>Au( 參考 ) 鐵指亞鐵 (Fe Fe 2+ +2e ); 錫指亞錫 (Sn Sn 2+ +2e ); 汞指亞汞 (2Hg Hg e ) 4. 常見金屬之化學性質 : K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H 2 ) Cu Hg Ag Pt Au H 2 O 冷水沸高溫水蒸氣不反應 H + 溶於酸並產生 H 2 溶於硝酸 濃硫酸只溶王水 O 2 易氧化常溫時能被氧化加熱被氧化不反應冶煉電解熔融物用 C 或 CO 還原加熱還原 (1) Li~Na 可與室溫水或醇類作用產生 H 2 :2Na+2H 2 O 2NaOH+H 2(g) (2) Li~Fe 可與高溫水蒸氣反應產生 H 2 :3Fe+4H 2 O (g) Fe 3 O 4 +4H 2(g) (3) Li~Sn 可溶於非氧化性之普通酸 ( 例如 : 濃鹽酸 稀鹽酸 稀硫酸 ), 產生 H 2 :Sn+2H + Sn 2+ +H 2(g) Pb 不易溶於硫酸或鹽酸, 因表面產生難溶於水的 PbSO 4 和 PbCl 2 (4) Cu~Ag 不溶於普通酸, 但溶於具氧化性的濃硝酸 稀硝酸 濃硫酸, 依次產生 NO 2 NO 及 SO 2 ( 不產生 H 2 ) Al Fe Cr 不溶於濃硝酸中, 因表面產生一層氧化物保護膜 (Al 2 O 3 Fe 3 O 4 Cr 2 O 3 ) (5) Pt~Au 溶於王水 ( 濃硝酸 濃鹽酸體積 1:3 混合 ) 形成錯離子 PtCl 6 2 AuCl 4 a. Au+NO 3 +4Cl +4H + NO+AuCl 4 +2H 2 O b. 3Pt+4NO 3 +18Cl +16H + 4NO+3PtCl H 2 O 四 生活實例 : 光合作用 呼吸作用 雙氧水消毒 水管暢通劑 金屬的腐蝕 瓦斯的燃燒 水果的變熟 電池的放電 漂白作用 酒精測試劑 底片感光 電池反應 螢火蟲發光 甲蟲利用氧化還原產生灼熱難聞味道液體以驅離敵人 1. 酒精測試劑 :Cr 2 O C 2 H 5 OH + 8H + 2Cr CH 3 CHO + 7 H 2 O 2. 水管暢通劑 :2Al (s) + 2NaOH (s) + 6H 2 O (l) 2Na + (aq) + 2Al(OH) 4 (aq) + 3H 2(g) 3. 漂白水加鹽酸 :NaClO + 2HCl NaCl + H 2 O +Cl 2 109

13 範例 1 肼 (N 2 H 4 ) 及四氧化二氮可作火箭推進劑, 其反應之廢氣為氮氣及水蒸氣 ; 試問有關上述反應之氧化還原的敘述, 何者正確? 83 日大 (A) 四氧化二氮中之氧被氧化 (B) 四氧化二氮中之氧被還原 (C) 肼 (N 2 H 4 ) 中之氮被氧化 (D) 肼 (N 2 H 4 ) 中之氮被還原 範例 2 下列諸反應中, 何者不氧化還原反應? (A)NaH+H 2 O NaOH+H 2 (B)H 2 +Cl 2 2HCl (C)P 4 +3H 2 O+3OH PH 3 +3H 2 PO 2 2 (D)2CrO +2H + 2 Cr 2 O 7 +H2O (E)Na 2 SO 3 +H 2 SO 4 Na 2 SO 4 +H 2 O+SO 2 範例 3 下列反應中, 水作為氧化劑的是 : 甲 : 氯氣通入水中, 乙 : 水蒸氣通過熱焦碳生成一氧化碳與氫氣, 丙 : 過氧化鈉與水作用, 丁 : 水與生石灰作用, 戊 : 氮化鎂與水作用, 己 : 氫化鉀和水作用 北聯 (A) 乙, 己 (B) 甲, 丁 (C) 乙, 丁 (D) 丙, 戊 範例 4 下列何者不能使酸性 KMnO 4 溶液褪色? 台中一中 (A)FeSO 4 (B)H 2 S (C)Al 2 (SO 4 ) 3 (D)Na 2 C 2 O 4 (E)HNO 2 範例 5 下列各物何者在化合物中之同一元素可以於某一反應中作為還原劑, 而在另一反應中作為氧化劑? (A) 二氧化硫 (B) 過氧化氫 (C) 氯化氫 (D) 硫化氫 (E) 亞硝酸 範例 6 下列何者為自身氧化還原反應? 4 (A)3I 2 + 6OH IO 3 + 5I + 3H 2 O (C)HNO 3 + HNO 2 2NO 2 + H 2 O (B)Cl 2 + 2OH Cl +ClO + H 2 O (D)C 6 H 6 + Cl 2 C 6 H 5 Cl + HCl (E)5H 2 S + 2MnO 4 +6H + 5S + 2Mn H 2 O 範例 7 在標準狀態下, 下列各混合物何者不進行化學變化? 台中女中 (A)CuCl 2(aq) +F 2(g) (B)FeSO 4(aq) + 鐵片 (C)Zn (s) +CuSO 4(aq) (D)AgNO 3(aq) +CuCl 2(aq) (E) 鐵片 +MgCl 2(aq) 110

14 大考試題 1. 下列哪一種化學反應不是氧化還原反應? 83 學測 (A) 由水蒸氣及紅熱的焦煤製造水煤氣 ( 主要成分含一氧化碳及氫 ) (B) 鋅片溶於稀硫酸中產生氫 (C) 碳酸鈣溶於鹽酸產生二氧化碳 (D) 由氮及氫以哈柏法製氨 2. 下面是常見金屬失去電子的相對難易順序, 水的位置在錳和鋅之間 下面有關氧化還原反應的敘述, 何者正確? 84 學測 易難 K Na Ca Mg Al Mn Zn Fe Pb Cu Hg Ag (A) 鋁放到氯化鋅水溶液及鎂放到硫酸鋅水溶液, 均需由外界提供能量才會反應 (B) 銅還原碳酸鈣及鎂還原硝酸鐵的反應, 均需由外界提供能量 (C) 鈉放到硫酸鎂的水溶液中, 鈉會氧化而溶解, 鎂會析出 (D) 氯化鈉可使鐵加速氧化生鏽, 會使海砂屋的鋼筋易腐蝕 3. 下列反應中, 何者是氧化劑? H 2 +Cl 2 2HCl HCl+NH 3 NH 4 Cl 85 抽測 (A)H 2 (B)Cl 2 (C)HCl (D)NH 3 4. 下列何者不屬於氧化還原反應? 85 抽測 (A) 蠟燭燃燒 (B) 鐵生鏽 (C) 電解硫酸銅溶液 (D) 碳酸鈣加熱分解 5. 將一塊米粒大小的金屬鈉放置於一乾燥的濾紙上, 置於一倒置的漏斗下, 再輕放於一含有酚酞的水溶液表面如圖, 則下列那些敘述正確?( 應選三項 ) 85 學測 (A) 濾紙吸水, 水和鈉起反應, 產生氣體 (B) 完全反應後, 水溶液仍呈無色 (C) 酚酞是用來減緩鈉和水的反應 (D) 在漏斗頂可以用火點燃 (E) 本實驗是一種氧化還原反應 6. 碳在地球表面的循環與生態平衡關係密切, 相關的重要含碳物質如有機物 碳酸鹽 (CO 2 3 ) 一氧化碳 二氧化碳 天然氣( 主要含甲烷 ) 石油( 主要含碳氫化合物 ) 石墨 煤等 下列有關碳的氧化還原之性質, 何者正確? 86 學測 (A) 石墨主要由甲烷還原而成 (B) 二氧化碳在水中氧化就形成碳酸鹽 (C) 二氧化碳中的碳具有碳的最高氧化數 (D) 植物行光合作用是將二氧化碳還原成碳及氧 7. 下列家庭洗滌用的物質, 哪兩種互相作用, 會產生有毒的氣體, 因而不可混合使用? 89 學測 ( 應選二項 ) (A) 鹽酸 (B) 肥皂 (C) 沙拉脫 (D) 漂白粉 ( 含有次氯酸鈉 ) (E) 通樂 ( 含有氫氧化鈉 ) 111

15 8-10 為題組太陽眼鏡已是炎炎夏日的必備要品之一, 然駕車經過隧道時又常須將太陽眼鏡摘除, 否則會影響視線及行車安全 為能解決此一憾事, 智慧型的自動調光眼鏡便有其應用價值與商業潛力 一般而言, 鏡片中的玻璃不是結晶物質, 因此若在其固化時加入氯化銀微粒, 便可製得含有氯化銀的玻璃鏡片 當陽光照射到鏡片中的氯化銀微粒時, 氯化銀可被激發, 並使得電子從氯離子傳至銀離子 :Ag + + Cl Ag + Cl 由於此一光誘發反應, 眼鏡便會因受光而使銀粒浮現於玻璃鏡片中, 鏡片也會因而呈現黑褐色, 達到阻隔陽光的目的 雖然如此, 鏡片又如何於黑暗時回復至原有的清晰 透明狀態呢? 妙方之一便是在玻璃中加入適量的銅 (I) 離子 銅 (I) 離子可將氯原子還原成氯離子 :Cu + + Cl Cu 2+ + Cl 所產生的銅 (II) 離子便可與銀原子進行反應, 而將其氧化為原有的銀離子 : Cu 2+ + Ag Cu + + Ag + 如此一來, 太陽眼鏡便可聰明地回復至其原有狀態 92 學測研究試題 8. 上述太陽眼鏡達到自動調光功能, 下列何者為其主要的反應機制? (A) 沈澱反應 (B) 解離反應 (C) 氧化還原反應 (D) 酸鹼反應 9. 下列何者為上述太陽眼鏡受光照射時, 鏡片中不會產生的物質? (A)Cu (B)Cu 2+ (C)Ag (D)Cl 10. 上述太陽眼鏡若欲發揮最佳功效, 下列措施中何者可提供一定助益? (A) 將氯化銀與銅 (I) 離子分置於左右鏡片中, 勿令其混合 (B) 儘量加大氯化銀顆粒 (C) 將氯化銀與銅 (I) 離子均勻分散於鏡片中 (D) 加入水 11. 鎂離子是海水中含量次多的金屬離子 自海水中提取鎂, 通常需經過三個步驟, 下表中的 (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ) 下列哪一選項正確給出此三個步驟所屬的反應類型? 92 學測 步驟 (A) (B) (C) (D) (Ⅰ) 加入氫氧化鈣以形成氫氧化鎂酸鹼中和沉澱酸鹼中和沉澱 (Ⅱ) 加入鹽酸以形成氯化鎂氧化還原氧化還原沉澱酸鹼中和 (Ⅲ) 電解液態氯化鎂而得到鎂酸鹼中和酸鹼中和氧化還原氧化還原 12. 化學家喜歡用反應式來表示化學反應 試問下列反應式中, 哪一個表示 金屬鋅與稀硫酸反應, 產生某種氣體 的反應? 93 學測 (A) Zn + H SO SO + H ZnO (s) 2 4(aq) 3(g) 2 (aq) (B) Zn + H SO SO + H ZnO (s) 2 4(aq) 2(g) 2 2(aq) (C) Zn + H SO H S + ZnO (s) 2 4(aq) 2 (g) 4(aq) (D) Zn + H SO H O + ZnSO (s) 2 4(aq) 2 (g) 3(aq) (E) Zn + H SO H + ZnSO (s) 2 4(aq) 2(g) 4(aq) 112

16 13-15 為題組鐵銹 (Fe 2 O 3 xh 2 O (s) ) 產生時需要有氧氣和水的存在, 且酸和鹽會加速鐵生鏽的速率 當鐵生鏽時, 水中會含有較高濃度的鐵, 會影響水質 鐵生鏽更嚴重時, 會造成鐵管破裂 下圖為一種經濟且簡單的防止埋於地底下鐵管生銹的方法 經過一段時間後, 我們觀察到鎂金屬片被侵蝕 ( 鎂離子產生 ) 且鐵管較不易生鏽等事實 根據上述資料與上圖, 回答 題 94 學測研究試題 13. 鐵生鏽是屬於下列何種反應? (A) 酸鹼反應 (B) 中和反應 (C) 燃燒反應 (D) 氧化反應 (E) 沉澱反應 14. 在下列那一個 ph 值下, 鐵較容易生鏽? (A)2.0 (B)4.0 (C)6.0 (D)8.0 (E) 圖中的鎂金屬, 亦可用下列何種物質取代? (A) 銅 (B) 銀 (C) 石墨 (D) 鋅 (E) 金 16. 下列何者是氧化還原反應? 87 日大 (A) 3O 2(g) 2O 3(g) (B) CaC 2(s) + 2H 2 O (l) C 2 H 2(g) + Ca(OH) 2 (C) N 2 O 4(g) 2NO 2(g) (D) PCl 3(g) + Cl 2(g) PCl 5(g) (E) AgCl (s) + 2NH 3(aq) Ag(NH 3 ) + (aq)+ Cl (aq) 17. 下列何者為氧化還原反應? 88 日大 (A) 漂白作用 (B) 光合作用 (C) 鞭炮爆炸 (D) 乳化作用 (E) 酸鹼中和 18. 葡萄未成熟時具有酸味, 因其含有酒石酸 (C 4 H 6 O 6 ) 之故 當葡萄成熟時酒石酸則轉變成葡萄糖 (C 6 H 12 O 6 ), 在此轉換過程中酒石酸 : 89 日大 (A) 被還原 (B) 被氧化 (C) 被催化 (D) 被燃燒 19. 在下列酸性 中性或鹼性條件下, 各個未經平衡之化學方程式中, 何者的主要反應生成物不正確? 89 日大 (A) MnO C 2 O OH MnO 2 + CO 2 (B) IO + I H + H 2 (C) Cr 2 O 7 CrO 2 4 (D) Fe 2+ 3 中性 + Fe(CN) Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 I 2 6 中性 (E) Ca 2+ + C 17 H 35 COO Ca(C 17 H 35 COO) 2 113

17 20-22 題為題組下列敘述一個實驗, 你或許未曾見過, 但不用擔心 試題設計的主要用意, 在於測驗考生是否會應用曾經做過的化學實驗, 由其觀察 推理與判斷所得的經驗, 找出正確的答案 取約 5 克的草酸鐵 (FeC 2 O 4 2H 2 O) 放入試管, 用酒精燈加熱 結果黃色粉末的草酸鐵逐漸變灰黑色 試管移出火焰, 冷後塞緊試管, 以磁鐵靠近試管, 可看見試管內有些微細粉末會隨磁鐵移動, 有的不會 打開試管塞, 高舉試管, 使粉末從試管口落下, 可看到閃閃火花 20. 用酒精燈加熱草酸鐵時, 下列中的哪些物質, 有可能以氣體的狀態從試管口逸出? 92 指考 (A) C (B) C 2 H 2 (C) CO 2 (D) H 2 O (E) H 2 O 試管內的黑色粉末, 有可能含有下列中的哪些物質? 92 指考 (A) Fe (B) FeO (C) FeO 2 (D) Fe 2 O 3 (E) Fe 3 O 下列中的哪一種物質, 從試管口落下時最有可能發出火花?( 只選一項 ) 92 指考 (A) Fe (B) FeO (C) FeO 2 (D) Fe 2 O 3 (E) Fe 3 O 題為題組這個實驗與你在 反應速率 或 秒表反應 所做的實驗有關 實驗過程如下 ( 參見圖 6): (1) 用一透明杯子取蒸餾水 80 毫升, 並滴入碘酒至溶液呈黃褐色後, 分成約兩等量的兩杯 (2) 在其中的一杯溶液中滴入 0.1M 的亞硫酸氫鈉 x 滴, 攪拌後黃褐色消失, 溶液變成無色, 稱此溶液為甲液 (3) 在另一杯的溶液中, 加 1M 的氫氧化鈉溶液 y 滴, 攪拌後黃褐色同樣消失, 而稱此溶液為乙液 (4) 將無色的甲液再分成約等量的兩杯 在其中的一杯加入 3% 的雙氧水 x 滴, 攪拌後靜置數分鐘, 無色溶液逐漸呈色, 稱此溶液為丙液 另一杯則加入 1M 的鹽酸 2y 滴, 攪拌後得丁液 (5) 同樣將乙液分成約等量的兩杯 在其中的一杯加入 3% 的雙氧水 x 滴, 攪拌後得戊液, 而另一杯則加入 1M 的鹽酸 2y 滴, 攪拌後得己液 上面敘述的實驗流程, 用簡略的示意圖表示如下 : 碘酒水溶液 黃褐色 加 NaHSO 3 加 NaOH 甲 乙 加 HO 2 2 加 HCl 加 HO 2 2 加 HCl 丙丁戊己 圖 6 114

18 23. 試問下列哪些溶液呈現黃褐色? 92 指考 (A) 乙 (B) 丙 (C) 丁 (D) 戊 (E) 己 24. 在碘酒的水溶液, 加入亞硫酸氫鈉溶液後, 反應所得的生成物中含有下列哪些粒子? ( 只選兩項 ) 92 指考 (A) I 2 (B) I 2 2 (C) IO 3 (D) SO 3 (E) SO 試問乙液中含有下列哪些粒子?( 只選兩項 ) 92 指考 (A) I 2 (B) I (C) IO 3 (D) SO 3 2 (E) SO 下列金屬中, 何者不會與熱稀硫酸溶液反應產生氫氣? 93 指考 (A)Mg (B)Al (C)Fe (D)Cu (E)Zn 27. 添加碘的食鹽中, 碘係以碘酸鉀 (KIO 3 ) 的形式存在, 可用一些常見的物質來檢驗 試問需要同時使用下列哪兩個選項的物質, 較易檢驗出食鹽中的碘酸鉀? 93 指考 (A) 食醋 (B) 米酒 (C) 澱粉 (D) 藍色石蕊試紙 (E) 碘化鉀澱粉試紙 28. 在室溫, 取藍色的 0.1M 硫酸銅溶液 2mL, 置於試管中, 加入無色的 0.1M 碘化鉀溶液 5mL, 即見試管內溶液變成混濁 靜置數分鐘後, 管內呈現黃褐色澄清溶液, 而管底則有一層灰白色沉澱 取黃褐色溶液數滴並加水稀釋後, 再滴入澱粉液數滴, 則呈現藍色 在上述實驗中, 下列敍述何者正確? 93 指考 (A) 銅離子發生了還原反應 (B) 試管底灰白色的沉澱是硫酸鉀 (C) 碘離子發生了自身氧化還原反應 (D) 滴入澱粉液後呈現藍色是銅離子的表現 (E) 管內呈現黃褐色是酸鹼中和反應的表現 29. 雙氧水易受特定金屬離子所催化而分解 急救箱的雙氧水滴在乾淨皮膚上, 不見得有明顯變化, 但若滴在傷口上, 立即產生泡沫 下列選項何者正確? 93 指考 (A) 雙氧水中, 氧原子的氧化數是 2 (B) 題幹所述現象的差異, 是因為化學平衡常數不同所致 (C) 題幹所述現象的差異, 是因為化學反應速率不同所致 (D) 立即產生泡沫, 是因為傷口含有鐵金屬的離子物質存在 (E) 傷口的泡沫, 是因為雙氧水發生自身氧化還原反應而分解的 30. 將一銅線放入裝有硝酸銀溶液的燒杯中, 杯口以塑膠膜封住後, 靜置一天 試問下列有關此實驗之敘述, 哪些是正確的? 94 指考 (A) 銅線為氧化劑 (B) 溶液顏色逐漸變深 (C) 銀離子為還原劑 (D) 溶液中液體的質量逐漸減少 31. 下列哪些物質可與 0.1M 的硫酸反應? 94 指考 (A) 鋅 (B) 銀 (C) 硝酸鋇 (D) 碳酸鈉 (E) 過錳酸鉀 115

19 32. 金屬原子的離子化傾向較大者較易成離子 下列與離子化傾向較大的金屬原子相關的敘述, 哪些正確? ( 應選二項 ) 96 學測 (A) 較易被還原 (B) 較易被氧化 (C) 較易失去電子 (D) 較易獲得電子 33. 下列的反應中, 哪幾項是氧化還原反應?( 應選二項 ) 97 學測 (A) CaO (s) + H 2 O (l) Ca(OH) 2(s) (B) 2PbS (s) + O 2(g) 2PbO (s) + 2S (s) (C) CaCO 3(s) + 2HCl (aq) CaCl 2(aq) + H 2 O (l) + CO 2(g) (D) Cl 2(g) + H 2 O (l) HOCl (aq) + HCl (aq) (E) SiO 2(s) + 4HF (aq) SiF 4(g) + 2H 2 O (l) (F) KCl (aq) + AgNO 3(aq) AgCl (s) + KNO 3(aq) 34. 王同學欲於通風櫥內製備一氧化氮氣體, 其實驗步驟如下 : 步驟 1. 準備一個高為 10cm 直徑為 20cm 的空玻璃槽 步驟 2. 取 10.0 克銅粉, 置於一 100mL 集氣瓶中, 再於此瓶中加滿 0.8M 的 HNO 3(aq), 瓶口以玻璃片蓋住, 並迅速進行步驟 3 步驟 3. 以手按住步驟 2 集氣瓶上玻璃片, 迅速將集氣瓶反蓋於空玻璃槽中 觀察一氧化氮氣泡的生成 步驟 4. 收集滿一集氣瓶的一氧化氮後, 以手按住玻璃片, 將集氣瓶連同玻璃片取出, 正立置於通風櫥內 下列有關此實驗的敘述, 哪些是正確的? 97 指考 (A) 步驟 3 表示一氧化氮不易溶於水, 可用排水集氣法收集 (B) 步驟 3 的反應過程中, 溶液會由無色漸變為藍色 (C) 此反應除產生一氧化氮外, 也得到 H 2(g) (D) 此反應中 HNO 3(aq) 為氧化劑, 將銅氧化為 Cu + (aq) (E) 將步驟 4 中集氣瓶上方的玻璃片移開, 集氣瓶上方逐漸變為赤褐色, 表示一氧化氮與空氣反應, 生成赤褐色的 N 2 O 4(g) 35. 下列三個反應式中的 X 與 Y 分別為兩個金屬元素的代號, 但 Cl 為氯的元素符號 X + YCl 2 XCl 2 + Y Cl + 2XCl 2 2XCl 3 Y+ 2XCl 3 YCl 2 +2XCl 2 已知三個反應均能向右進行, 試依據以上三個反應式, 推測下列物質中哪一個是最強的氧化劑? 98 學測 (A) XCl 3 (B) XCl 2 (C) Cl 2 (D) Y (E) YCl 2 116

20 Ans:1.C 2.D 3.B 4.D 5.ADE 6.C 7.AD 8.C 9.A 10.C 11.D 12.E 13.D 14.A 15.D 16.D 17.ABC 18.A 19.CD 20.CD 21.ABDE 22.A 23.BE 24.BE 25.BC 26.D 27.AE 28.A 29.CDE 30.BD 31.ACD 32.BC 33.BD 34.AB 35.C 詳解 17. (D) 乳化作用是清潔劑將油污分散成微粒而懸浮在水中 (E) 中和反應 :H + + OH H 2 O 18. C H 12 O 碳氧化數減少, 被還原 19. (A) MnO 4 微鹼中產物為 MnO 2, 強鹼中產物為 Mn 2+ 2 (C) Cr 2 O + 2OH 2 2 2CrO + H 2 O,Cr 2 O 在酸中安定 (D) Fe Fe(CN) Fe 3+ + Fe(CN) Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3(s) 20. 草酸鐵 (FeC 2 O 4 2H 2 O) 放入試管, 用酒精燈加熱, 首先分解產生 FeC 2 O 4 H 2 O (g), 2 C 2 O 4 會再分解產生 CO 2, 因此從試管口逸出的氣體為 CO 2 H 2 O 21. Fe 的氧化數有 二種 鐵沒有過氧化物, 不可能為過氧化亞鐵 FeO 2, 若為氧化物, 鐵的氧化數 +4 不合理, 試管內的黑色粉未, 有可能含有 (A)Fe (B)FeO (D) Fe 2 O 3 (E) Fe 3 O 燃燒為氧化反應, 因此氧化數最低的 Fe 最有可能產生火花 ( 註 : 鐵粉是可燃的!) 23. (1) 本題組雖宣稱與 反應速率 或 秒表反應 所做的實驗有關, 但由題目來看, 其實只是很單純的考碘的化學, 即考碘元素在不同情況下的反應 甲 :I2 + HSO3 + H2O 2I + SO H + 溶液呈無色乙 :3I 2 + 6OH 5I + IO 3 + 3H 2 O 溶液呈無色丙 :2I + H 2 O 2 + 2H + I 2 + 2H 2 O 溶液呈黃褐色丁 : 不反應, 溶液呈無色戊 : 不反應, 溶液呈無色 己 :5I + IO 3 +6H + 3I 2 + 3H 2 O (2) 雙氧水在酸中當氧化劑 :H 2 O 2 +2H + +2e H 2 O 在鹼中當還原劑 :H 2 O 2 O 2 +2H + +2e 溶液呈黃褐色 117

21 24. 碘酒的水溶液加入亞硫酸氫鈉溶液後, 反應如下 : I 2 +HSO 3 +H 2 O 2I +SO H + 故溶液中含有 I SO 碘酒水溶液加入氫氧化鈉溶液, 則碘產生自身氧化還原反應, 反應式如下 3I 2 +6OH 5I +IO 3 +3H 2 O 故溶液中含有 (B)I (C)IO 從國中就學習,Cu 的金屬活性很小, 不易反應, 因此本題應可輕鬆得分 27. 此題甚為靈活, 測驗學生是否瞭解碘分子的穩定性受 ph 值的影響 I 2 在鹼性的環境中, 會自身氧化還原成 IO 3 及 I ; 相反地 IO 3 及 I 在酸性的環境中, 能產生 I 2 即 I 2 在酸性的環境中能穩定存在 因此將食鹽加入食醋後, 再以碘化鉀澱粉試紙試驗, 若呈現藍色, 就表示食鹽中含有碘酸鉀存在 28. 首先, 硫酸銅與碘化鉀可能發生知反應為 : (1)Cu 2+ +2I Cu+I 2 或 (2)2Cu 2+ +2I 2Cu + +I 2 但題目中沒有紅色沉澱, 故 (1) 不可能 (A) 銅離子發生了還原反應是正確的 (B) 硫酸鉀是可溶解之無色液體, 試管底灰白色的沉澱可能是 CuI (C)I 2 +I I 3 ( 黃褐色澄清溶液 ), 此反應不是自身氧化還原反應 (D) 滴入澱粉液後呈現藍色是澱粉與 I 2 反應的表現 (E) 所產生的 I 2 為非極性分子, 不易溶於水中, 易與 I 形成 I 3 (I 2 +I I 3 ), 呈黃褐色澄清液溶於水中達平衡, 不是酸鹼中和反應 29. (1)H 2 O 2 中, 氧原子的氧化數是 1 (2) 雙氧水在空氣中, 本身會發生自身氧化還原反應而分解產生泡泡 ( 氧氣 ) H 2 O 2 H 2 O+ 1 2 O 2 但雙氧水在空氣中發生自身氧化還原反應的速率緩慢, 可加入二氧化錳或鐵離子等催化劑加速反應 30. 銅的活性大於銀, 可將銀離子還原 :2Ag + +Cu Cu 2+ ( 藍色 )+2Ag (A) 銅線發生氧化, 應為還原劑 (B) 溶液顏色逐漸由無色變藍色 (C) 銀離子發生還原, 為氧化劑 (D)(E) 析出的銀和溶解的銅莫耳數比為 2:1, 又銀的原子量 > 銅, 故固體質量漸增, 溶液中液體的質量應漸減 31. (A) 活性大的金屬 ( 鋅 ), 與酸反應產生氫氣 :2H + +Zn Zn 2+ +H 2 (C) 硫酸根離子與鋇離子形成沉澱 :Ba 2+ +SO 2 4 BaSO 4 (D) 碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳 :2H + +CO 2 3 CO 2 +H 2 O 118

22 32. 金屬原子易失去電子而形成帶正電的陽離子 離子化傾向愈大的金屬原子表示愈易失去電子, 愈容易發生氧化反應 33. 小撇步 : 反應式中出現 元素單質, 即為氧化還原反應 34. 3Cu + 8HNO ( 稀 ) 3Cu + 6NO + 2NO + 4H O 2+ (s) 3(aq) (aq) 3(aq) (g) 2 ( ) Cu + 4HNO ( 濃 ) Cu + 2NO + 2NO + 2H O 2+ (s) 3(aq) (aq) 3(aq) 2(g) 2 ( ) (C)Cu 的活性小於 H, 不會產生 H 2 (D)HNO 3(aq) 為氧化劑, 將銅氧化為藍色 Cu (E) (g) 2(g) 2(g) 2+ (aq) 2NO ( 無色 )+O 2NO ( 紅棕色 ) ; 2NO 2(g) ( 紅棕色 ) N2O 4(g) ( 無色 ) 35. 化學反應遵循方向為 : 強氧化劑 + 強還原劑 弱氧化劑 + 弱還原劑 X + YCl XCl + Y 2 2 還原劑 氧化劑 氧化劑 還原劑 Cl + 2XCl XCl + XCl 氧化劑還原劑氧化劑還原劑 Y + XCl YCl + 2XCl 還原劑氧化劑氧化劑還原劑, 氧化劑強弱 :YCl 2 > XCl 2, 氧化劑強弱 :Cl 2 > XCl 3, 氧化劑強弱 :XCl 3 > YCl 2 氧化劑強弱順序 :Cl 2 > XCl 3 > YCl 2 > XCl 2 故選 (C) 錯怪 小偉與小萱夫妻倆今天大吵一頓小萱一把鼻涕一把眼淚的說 : 早知道就聽我媽媽的, 不要嫁給你! 小偉楞了一下, 緩緩的問 : 妳是說 妳媽曾阻止妳嫁給我? 小萱點了點頭小偉用力捶了一下桌子說 : 啊! 這些年來我真是錯怪她了! 119

23 一 單選題 各校月考題 ( ) 1. 下列何者不是氧化還原反應? (A) 光合作用 (B) 氯與鈉化合生成氯化鈉 (C) 蓄電池放電 (D) 氯離子和銀離子結合成氯化銀 ( ) 2. 下列何者可當作還原劑? (A)KMnO 4 (B)K 2 Cr 2 O 7 (C)HNO 3 (D)H 2 O 2 ( ) 3. 關於氧化還原反應的下列敘述, 何者正確? (A) 被氧化的物質是氧化劑 (B) 有氧化物生成的反應一定是氧化反應 (C) 失去電子, 氧化數降低的物質是還原劑 (D) 氧化劑在反應中得到電子, 發生了還原反應 ( ) 4. 在氯的製備實驗中, 下列何種物質不能用作過剩氯的吸收劑? (A)Na 2 S 2 O 3(aq) (B)NaOH (aq) (C)Na 2 SO 4(aq) (D)Ca(OH) 2 ( ) 5. 在下列之反應中, 何者非自身氧化還原反應? (A)2Cl 2 +2CaO Ca(OCl) 2 +CaCl 2 (B)2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 (C)2KNO 3 2KNO 2 +O 2 (D)P 4 +3OH - +3H 2 O PH 3 +3H 2 PO - 2 ( ) 6. 已知 A+B 2- A 2- +B,A+D 2- A 2- +D 可反應, 而 A+C 2- 及 D+B 2- 均不反應, 則氧化劑由強而弱的順序是 (A)C 2- >A 2- >B 2- >D 2- (B)D 2- >B 2- >C 2- >A 2- (C)D>B>A>C (D)C>A>B>D ( ) 7. 假設 A B C D 代表四種元素,AO BO CO DO 代表它們的氧化物, 依據下列反應 :A+DO AO+D,B+CO 無作用,AO+B A+BO, 則 A B C D 四種元素對氧的活性最大為 (A)C (B)A (C)B (D)D ( ) 8. 下列有關氧化還原反應的敘述, 何者不正確? (A) 可視為電子由某一原子轉移至另一原子 (B) 氧化與還原必同時發生 (C) 氧化所得到的電子數和還原所失去的電子數相等 (D) 本身被氧化的當還原劑 ( ) 9. 在 25 C 1atm 時, 下列何者可以被 Cu 2+ 氧化? (A)Ag (B)Co (C)F - (D)Fe 3+ ( )10. 下列何者不是氧化還原反應? (A)2Mg+CO 2 2MgO+C (B)P 4 +10Cl 2 4PCl 5 (C)6CO 2 +6H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 (D)CaO+SiO 2 CaSiO 3 ( )11. 下列何者不可以在某一反應中當氧化劑, 而在另一反應中當還原劑? (A)H 2 O 2 (B)SO 2 (C)HNO 2 (D)HCl ( )12. 下列哪一反應, 何者需加入氧化劑才可發生? (A)H 2 O 2(aq) H 2 O (aq) (B)Cl 2(g) HCl (aq) (C)NaHC 2 O 4(aq) CO 2(g) (D)Cr 2 O 7 2- (aq) Cr 3+ (aq) ( )13. 在日常生活中, 下列哪些不屬於氧化還原反應? (A) 金屬腐蝕 (B) 乾冰變 CO 2(g) (C) 瓦斯燃燒 (D) 水果變熟 ( )14. 設 2V - +Z 2 2Z - +V 2,2X - +Z 2 2Z - +X 2,2Z - +Y 2 不反應, 則下列物質何者為最強氧化劑? (A)X 2 (B)Z 2 (C)Y 2 (D)V 2 ( )15. 下列哪一組不會發生化學反應? (A)Na (s) +H 2 O (l) (B)Zn (s) +Ag + (aq) (C)Ag (s) 加稀鹽酸 (D) 鐵器表面噴洒高溫 H 2 O (g) 120

24 ( )16. 下列何者不能作為還原劑? (A)HNO 2 (B)S 8 (C)Cu (D)NaNO 3 ( )17. 何者需加入氧化劑才能發生反應? (A)Br 2 Br - (B)H 2 O 2 H 2 O (C)CO 2 CO 3 2- (D)H 2 S S ( )18. 下列有關氧化數的敘述, 何者正確? (A) 同一元素在不同化合物中的氧化數相同 二 多重選擇題 (B) 金屬氧化數必為正, 非金屬的氧化數必為負 (C) 氧化數增加表示該物當氧化劑 (D) 氧化數若出現分數, 此化合物中之該元素必有兩個 ( 或以上 ) 不同的氧化數 ( ) 1. 在常溫下, 下列各混合物何者不能發生化學變化? (A)Fe (s) +AlCl 3(aq) (B)Br 2 +KI (aq) (C)Ag + +CuCl 2(aq) (D)NiCl 2(aq) +ZnBr 2(aq) (E)KI (aq) +KIO 3(aq) +H + (aq) ( ) 2. 欲除去衣服上碘的痕跡, 可使用下列哪些溶液? (A)H 2 SO 4(aq) (B)Na 2 S 2 O 3(aq) (C)H 2 SO 3(aq) (D)Cl 2 (E)NaOH (CCl 4 ) (aq) ( ) 3. 下列何者屬於自身氧化還原反應?[ 方程式皆未平衡 ] (A)S+H 2 SO 4 SO 2 +H 2 O (B)I 2 +OH - I - +IO 3 - +H 2 O (C)NH 4 NO 2 N 2 +H 2 O (D)P 4 +3OH - +3H 2 O 3H 2 PO 2 - +PH 3 (E)CaOCl 2 +HCl CaCl 2 +HOCl ( ) 4. 下列化學變化中, 指定元素被氧化者有哪些? (A)C 6 H 5 NO 2 C 6 H 5 NH 2 (B)Cu 2 O CuO (C)HNO 3 NO (D)K 2 CrO 4 K 2 Cr 2 O 7 (E)MnO 2 MnO 4 2- ( ) 5. 下列何種氧化劑的氧化力與 [H + ] 大小有關?(A)NO 3 - (B)Cl 2 (C)H 2 O 2 (D)Fe 3+ (E)MnO 2 答案 一 單選題 1. D 2. D 3. D 4. C 5. C 6. D 7. A 8. C 9. B 10. D 11. D 12. C 13. B 14. B 15. C 16. D 17. D 18. D 二 多重選擇題 1. AD 2. BCE 3. BD 4. BE 5. ACE 解析 一 單選題 2. 氧化數尚可增加,H 2 O 2 O 2 3. (A) 被氧化的物質是還原劑 (B) 有氧化物生成的反應不一定是氧化反應 例如 : CaCO 3 CaO+CO (C) 失去電子, 氧化數會升高 4. 欲吸收過剩的 Cl 2 可用強鹼或還原劑, 使其發生氧化還原反應, 例如 Na 2 S 2 O 3,NaOH 或 Ca(OH) (C)2KNO 3 2KNO 2 +O 此為一般之氧化還原反應 6. A+B 2 A 2 +B 氧化劑 ( 力 ) 強弱 A>B A+D 2 A 2 +D 氧化劑 ( 力 ) 強弱 A>D A+C 2 X 氧化劑 ( 力 ) 強弱 C>A D+B 2 X 氧化劑 ( 力 ) 強弱 B>D 氧化劑強弱為 C>A>B>D

25 7. A+DO AO+D 活性 A>D B+CO 無作用 AO+B A+BO 活性 C>B 活性 B>A 活性大小為 C>B>A>D 9. Cu 2+ +Co Cu+Co 2+ ( 活性 :Co>Cu) 10. (D)CaO+SiO 2 CaSiO (D)HCl 中 Cl 是 -1 為最低價, HCl 只能在反應中當還原劑 12. 選項中發生氧化反應者, 即需加入氧化劑 選 (C) NaHC 2 O 4 CO 2 為氧化反應 乾冰變 CO 2(g) 為物理變化, 碳的氧化數不變 14. 由 2V +Z2 2Z +V2 知氧化劑強弱為 Z 2 >V 2 2X +Z 2 2Z +X 2 知 Z 2 >X 2 2Z +Y 2 不反應知 Z 2 >Y 2 氧化劑最強者為 Z (C)Ag+HCl X, 是因 Ag 的活性小於 HCl 中的 H 紅豆餅一家人 紅豆餅一家人在過馬路, 紅豆餅小弟因為太小, 所以跌倒被車輾過去, 跑出奶油餡 紅豆餅爸爸看到後, 打了紅豆餅媽媽一巴掌說 : 原來他不是我兒子! 18. (A) 不同例 NO 與 NO (B) 非金屬氧化數不一定為負, 例如 HOCl 中 Cl 為 +1 (C) 氧化數增加為還原劑 (D) 正確, 例如 Fe 3 O 4 中 Fe 之平均氧化數 為 ( 分數 ), 則可視 Fe 3 O 4 由 FeO 與 Fe 2 O 3 組成 考我考我 二 多重選擇題 1. (A)Fe+Al 3+ 不反應 ( Fe 活性小於 Al) (B)Br 2 +2I - I 2 +2Br - (C)Ag + +Cl - AgCl (s) (D)Ni 2+ +Br - 不反應 ;Zn 2+ +Cl - 不反應 (E)IO I - +6H + 3I 2 +3H 2 O 有天小明去釣魚釣到一隻魷魚魷魚說 : 求求你不要把我烤來吃 小明說 : 那我考你一個問題, 如果你答對的話我就不把你烤來吃 魷魚說 : 考我考我! 然後小明就把他烤來吃了

26 3. 自身氧化還原反應是找同一化合物 ( 或元素 ) 在反應中氧化數有增加 ( 當還原劑 ), 氧化數也有減少 ( 當氧化劑 ) 者 (B)I 2 +OH I +IO 3 +H 2 O (C)P 4 +3OH +3H 2 O PH 3 +3H 2 PO 2 +H 2 O (A) (B)Cu 2 O CuO 氧化 (C)HNO 3 NO (D)K 2 CrO 4 K 2 Cr 2 O (E)MnO 2 MnO 氧化 5. 氧化力與 [H + ] 有關者找半反應中有 H + 者 (A)NO e - +4H + NO+2H 2 O (B)Cl 2 +2e - 2Cl - (C)H 2 O 2 +2e - +2H + 2H 2 O (D)Fe 3+ +e - Fe 2+ (E)MnO 2 +2e - +4H + Mn 2+ +2H 2 O 選 A C E 有兩個人 在一個偏僻的村莊, 一條羊腸小道上有一根筆直的電線桿, 說也奇怪, 常常有人在那出事 不久一對年輕男女不小心騎車撞倒, 當場斃命 一天晚上,5 歲的小志和他媽媽在回家路上經過那兒, 小志突然 : 媽媽, 電線桿上有兩個人 媽媽牽著他的手快速走開說 : 小孩子不要亂說! 但是這件事很快就傳開了, 有一天, 一個記者來採訪小志, 讓他帶他去看發生車禍的地方, 小志大大方方的領他走到那 記者問 : 在哪? 小志指指上面, 記者抬頭一看, 電線桿上挂著個牌子, 上寫 : 交通安全, 人人有責 123

27 9-3 方程式的平衡 一 觀察法 :( 請見 1-3) 二 代數法 :( 請見 1-3) 平衡 Cu + H + SO Cu + SO + H O ( s) ( aq) 4( aq) ( aq) 2( g) 2 ( l) 平衡原則 1 原子不滅 2 電荷守恆 3 電子得失總數相等 4 氧化數增減數相等 三 半反應法 : 1. 寫出並平衡半反應式 : (1) 產物 : 先寫出氧化劑被還原或還原劑被氧化的主要產物 (2) 原子 : 平衡氧化數有改變的原子 (3) 電子 : 以電子平衡氧化數增減量 (4) 電荷 : 平衡兩邊電荷數 ( 酸中用 H +, 鹼中用 OH ) (5) 氫氧 : 平衡 H, 驗算 O( 用 H 2 O) 2. 將兩半反應式相加得全反應 : (1) 將兩半反應式各乘上一整數, 使得失電子數相同 (2) 再將兩半反應式相加消去電子即為全反應 平衡 酸性條件下: MnO 4( aq) + C 2 O 2 4( aq) 四 氧化數法 : 1. 找出氧化數變化者 2. 平衡該元素的原子數 3. 調整增減氧化數相等 4. 電荷不滅 ( 酸用 H + 鹼用 OH ) 5. 平衡 H, 驗算 O( 用 H 2 O) 124

28 五 氧化與還原半反應 : 重要氧化劑 產物 半反應式 強酸 Mn 2+ ( 淡粉紅 ) MnO 4 +8H + +5e Mn 2+ +4H 2 O MnO 4 中微酸微鹼 MnO 2 ( 黑褐 ) MnO 4 +2H 2 O+3e MnO 2(s) +4OH ( 紫 ) 強鹼 MnO 2 4 ( 綠 ) MnO 4 +e 2 MnO 4 Cr 2 O 2 7 ( 橙 ) 酸性 Cr 3+ ( 綠 ) Cr 2 O H + +6e 2Cr 3+ +7H 2 O NO 3 濃 與 NO 2 ( 紅棕 ) NO 3 +2H + +e H 2 O+NO 2 Cu 稀 Hg NO NO 3 +4H + +3e 2H 2 O+NO SO 2 4 ( 熱 濃 ) Ag SO 2 SO H + +2e 2H 2 O+SO 2 H 2 O 2 H 2 O H 2 O 2 +2H + +2e 2H 2 O ClO ( 漂白粉 ) Cl ClO +2H + +2e Cl +H 2 O O 3 O 2 H 2 O O 3 +2H + +2e O 2 +H 2 O MnO 2 ( 酸性 ) Mn 2+ MnO 2 +4H + +2e Mn 2+ +2H 2 O X 2 ( 鹵素 ) X X 2 +2e 2X O 2 H 2 O O 2 +4H + +4e 2H 2 O Fe 3+ ( 黃 ) Fe 2+ ( 綠 ) Fe 3+ +e Fe 2+ Ce 4+ Ce 3+ Ce 4+ +e Ce 3+ 重要還原劑 產物 半反應式 2 C 2 O 4 CO 2 C 2 O 2 4 2CO 2 +2e H 2 O 2 O 2 H 2 O 2 O 2 +2H + +2e Na 2 S 2 O 3 與 I 2 其他 2 S 4 O 6 2S 2 O 2 3 S 4 O e SO 4 2 S 2 O H 2 O 2SO H + +8e H 2 S S H 2 S 2H + +S (s) +2e H 2 H + H 2 H + +2e SO 2 2 SO 4 SO 2 +2H 2 O SO H + +2e 2 2 SO 3 SO 4 SO 3 2 +H 2 O SO H + +2e NO 2 (HNO 2 ) NO 3 NO 2 +H 2 O NO 3 +2H + +2e M( 一般金屬 ) M n+ M M n+ +ne Sn 2+ Sn 4+ Sn 2+ Sn 4+ +2e Fe 2+ ( 綠 ) Fe 3+ ( 黃 ) Fe 2+ Fe 3+ +e 再次叮嚀 : 產物要背! 半反應 ( 不用背 ) 要會平衡! 125

29 範例 1 試平衡下列反應方程式 : 1. 基本型 (1) Fe 2+ + MnO 4 + H + Fe 3+ + Mn 2+ + H 2 O (2) Zn + NO 3 + H + Zn NH 4 + H 2 O 2. 補齊型 2 2 (1) Cr 2 O 7 + C 2 O 4 + H + Cr 3+ + CO 2 + H 2 O (2) IO 3 + HSO 3 I 2 + SO H + + H 2 O 3. 一變多 (1) I 2 + OH I + IO 3 + H 2 O (2) Na 2 S 2 O 5 + KIO 3 I 2 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + SO 3 4. 多變多 (1) FeS 2 + H + + NO 3 Fe 3+ + SO NO+ H 2 O (2) Cu 3 P+ H + + NO 3 Cu 2+ + H 2 PO 4 + NO+ H 2 O 範例 2 過氧化氫可用酸性的過錳酸鉀溶液加以滴定 為平衡此反應方程式應涉及幾個電子的傳遞? (A)2 (B)5 (C)8 (D)10 範例 3 於反應式 Zn+HNO 3 Zn(NO 3 ) 2 +NH 4 NO 3 +H 2 O 中, 當作氧化劑的 HNO 3 占全部 HNO 3 的 (A)10% (B)50% (C)20% (D)90% (E)80% 126

30 範例 4 在 P 4 +OH +H 2 O H2PO 2 +PH3 中 (1)P 4 充作氧化劑的量佔總磷量的 % (2)1mo1 P 4 可還原若干 mol P 4 變成 PH 3? 範例 5 若 FeS 2 可溶於硝酸生成 Fe(NO 3 ) 3 及 H 2 SO 4, 其反應式為 FeS 2 +H + +NO 3 Fe 3+ +SO 2 4 +NO+H 2 O( 未平衡 ), 則下列敘述何者正確? (A) 欲氧化 1 莫耳 FeS 2 須 HNO 3 5 莫耳當氧化劑 (B) 欲氧化 1 莫耳 FeS 2 須 HNO 3 8 莫耳當氧化劑 (C) 欲生成 1 莫耳 Fe(NO 3 ) 3 須 HNO 3 5 莫耳 (D)1 莫耳 FeS 2 可生成 5 莫耳 NO 2 (E) 若 SO 4 之前的係數為 2, 則淨離子反應係數和為 18 範例 6 氧化還原反應可視為電子的傳遞過程 下列三個未平衡的半反應式, 均為在酸性水溶液的條件下 : CH OH HCHO ( 甲 ) 3 HCHO HCOOH ( 乙 ) CH OH HCOOH ( 丙 ) 3 請先平衡上列 ( 甲 )( 乙 )( 丙 ) 三式後, 回答下列敘述, 指出何者正確? 93 指考 (A)( 乙 ) 式是還原反應 (B) 三種化合物中, 甲醇的氧化程度最低 (C) 在 ( 甲 ) 式中, 其右邊需有 2 個電子 (D) 在 ( 乙 ) 式中, 其左邊需有 2 個電子 (E) 在 ( 丙 ) 式中, 其右邊需有 4 個電子 127

31 大考試題 1. 過錳酸甲與草酸 ( 乙二酸 ) 反應, 會產生氣泡, 可以用下列離子反應式表示 : 89 學測 2 2 MnO 4 (aq) + x C 2 O 4 + y Mn 2+ (aq) + z CO 2 + 試完成上列反應式後, 回答係數 x y z 所代表的數字選項 ( 應選三項, 次序不拘 ) (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (E)5 (F)6 (G)7 (H)8 (I)9 (J)10 (K)11 (L) 為題組酒醉駕車是造成臺灣嚴重交通事故的主因 交通警察利用酒精 ( 乙醇 ) 吹氣濃度試驗, 檢測駕駛者體內酒精含量 其所依據的化學原理是乙醇在酸性條件下被氧化成乙酸, 同時, 二鉻酸根離子 (Cr 2 O 2 7 ) 的顏色由橘黃色變成鉻離子的綠色, 藉由顏色的變化檢測酒精含量 其反應式如下 ( 係數未平衡 ) x KCrO y HSO CHCHOH Cr 2(SO 4) 3 + z K2SO4 + 3 CH3COOH + 11 H2O 2. 下列有關酒精與人體反應的敘述, 何者正確? 94 學測 (A) 酒精中的鉻離子, 使神經傳導變慢 (B) 酒精與體內的鉻離子結合, 使人反應遲鈍 (C) 酒精促使人體進行無氧呼吸, 以致能量不足, 精神不濟 (D) 肝臟是人體代謝酒精的主要器官, 過量飲酒易造成肝功能損害 3. 下列有關平衡係數 x y z 之間的關係, 何者正確? 94 學測 (A) z > y (B) y> x + z (C) x+ y = 12 (D) y+ z = 6 (E) x+ y+ z = 題為題組 太空梭使用的固態燃料是由過氯酸銨 (NH 4 ClO 4 ) 和鋁粉混合而成, 反應除了釋放出大量 能量外, 還產生 Al 2 O 3(s) AlCl 3(s) NO (g) 和 H 2 O (g), 回答第 4~5 題 93 指考研究試題 4. 下列何者在此反應中被氧化? + (A)ClO 4 (B)H 2 O (C)NH 4 (D)NO 5. 下列何者是反應方程式平衡後,Al (s) Al 2 O 3(s) 和 AlCl 3(s) 的計量係數比? (A)3:1:1 (B)4:1:2 (C)5:1:3 (D)5:2:1 6. 銀戒指在含硫化氫的空氣中, 會產生反應而生成黑褐色的硫化銀與水 90 日大 (1) 寫出此反應的方程式 (2) 若 克銀戒指在含 克硫化氫和 克氧的空氣中完全反應後, 可得硫化銀若干克? (3) 在不損失任何銀成分的情況下, 欲恢復成原來的色澤, 可將此黑褐色銀戒指放在含小蘇打水的鋁鍋內加熱, 產生下列反應, 則何者為氧化劑? 該反應 Ag 2 S 的克當量數為何? 3Ag 2 S (s) + 2Al (s) + 6OH (aq) 6Ag (s) + 3S 2 (aq) + 2Al(OH) 3(s) Ans:1.BEJ 2.D 3.B 4.C 5.A 6.(1) 4Ag + 2H 2 S + O 2(g) 2Ag 2 S + 2H 2 O (2) 克 (3) Ag 2 S,

32 各校月考題 一 單選題 ( ) 1. 關於 C 2 O 2-4 +MnO - 4 +H + CO 2 +Mn 2+ +H 2 O( 未平衡 ) 之反應, 下列敘述何者錯誤? (A) 此反應有顏色改變 (B) 平衡後最小的整數係數總和 (C)C 2 O 4 為還原劑 (D) 此反應不受溶液酸鹼性影響 ( ) 2. Cu+HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 +NO+H 2 O 上述方程式平衡後, 最簡單的整數係數總和應為 (A)18 (B)20 (C)22 (D)24 ( ) 3. 在銅和稀硝酸的反應中, 若有 1mol 硝酸被還原, 則實際被用去的硝酸莫耳數為若干? (A)8 (B)6 (C)2 (D)4 ( ) 4. 反應方程式 P 4 +OH - +H 2 O PH 3 +H 2 PO - 2,P 4 當做氧化劑的角色占 (A)75 (B)50 (C)25 (D)10% ( ) 5. 下列化學方程式之各係數關係中何者為正確? ak 2 Cr 2 O 7 +bh 2 SO 4 +ch 2 S wkhso 4 +xcr 2 (SO 4 ) 3 +yh 2 O+zS (A)a=x,b=y-w,c=z (B)a=x,b+c=w+3x+z,b=y (C)a=x,b+c=2w+y,c=z (D)a=x,b=y+w,c=z ( ) 6. 在下列平衡式 Cu 2 S+aH + +bno - 3 2Cu 2+ +S+dNO 2 +fh 2 O 中,a+b+d+f = (A)20 (B)15 (C)10 (D)5 (E)4 二 多重選擇題 ( ) 1. 在 Br 2 +Na 2 CO 3 NaBr+NaBrO 3 +CO 2 ( 未平衡 ) 反應中 2-1 (A)Na 2 CO 3 為還原劑 (B)Br 2 被還原 (C) 氧化半反應為 CO 3 CO2+ O2 +2e - 2 (D) 當氧化劑的 Br 2 佔所有 Br 2 的 83.3% (E) 平衡方程式的最簡單係數總和為 18 ( ) 2. 下列有關 3Cl 2 +6OH - ClO Cl- +3H 2 O 反應的敘述, 何者正確? (A)Cl 2 為氧化劑,OH - 為還原劑 (B) 一部分 Cl 2 為氧化劑, 另一部分 Cl 2 為還原劑 (C) 此反應為自身氧化還原反應 (D) 此反應在酸性溶液中不起作用 (E)ClO - 3 中氯原子之氧化數為 +7 ( ) 3. 氧化還原反應 Cu3P + HNO3 Cu(NO 3) 2 + H3PO4 + NO + H 2 O ( 未平衡 ), 下列敘述何者正確? (A) 每 1 莫耳的 Cu 3 P 共放出 11 莫耳電子 (B) 每 1 莫耳的 Cu 3 P 共放出 8 莫耳電子 (C) 作為氧化劑之硝酸之莫耳數佔所有硝酸的 37.9% (D) 作為氧化劑之硝酸之莫耳數佔所有硝酸的 42.3% (E) 作為氧化劑之硝酸之莫耳數佔所有反應物莫耳數之 34.4% 129

33 三 非選題 1. 試完成並平衡下列化學方程式 : (1)FeSO 4 +KMnO 4 +H 2 SO 4 (2)HBr+H 2 SO 4 (3)Cr 2 O 2-7 +SO 2-3 +H + (4)MnO - 4 +C 2 O 2-4 +H + (5)H 2 O 2 +I - +H + 2. 以半反應法平衡下列方程式 :( 全對才給分, 限用半反應法, 並寫出過程, 否則不計分 ) (1)H 2 O 2 +MnO 4 - O 2 +Mn 2+ ( 酸性條件下 ) (2)PH 3 +CrO 4 2- Cr(OH) 4 - +P( 鹼性條件下 ) 3. 完成並平衡下列方程式 : (1)Cr 2 O H + +Fe 2+ (2)Cu+HNO 3 ( 稀 ) 答案 一 單選題 1. D 2. B 3. D 4. C 5. A 6. A 我投不到 二 多重選擇題有個外國人第一次來到臺灣, 對臺灣的規矩還不太了解, 當他上公車要投錢時, 司機說 : 下車投, 下車再投! 1. BD 2. BCD 3.ACE 於是這個外國人就跑下車去, 三 非選題伸長了手臂說 : 我投不到! 我投不到! 1. 見解析 2. 見解析 3. (1)6Fe 2+ +Cr 2 O H + 6Fe 3+ +2Cr 3+ +7H 2 O, (2)3Cu+8HNO 3 ( 稀 ) 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O 解析 一 單選題 1. 5C 2 O MnO H + 10CO 2 +2Mn 2+ +8H 2 O 2. 3Cu+8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O 3. 由 3Cu+8HNO 3 3Cu(NO 3 ) 2 +2NO+4H 2 O 知 8mol HNO 3 中當氧化劑者只有 2mol 2 1mol = 8 x x=4( 莫耳 ) 130

34 4. 還原劑 1P 4 +3OH H 2 O PH 3 +3H 2 PO 當氧化劑占全部之 %=25% 5. K 2 Cr 2 O 7 +5H 2 SO 4 +3H 2 S 2KHSO 4 +Cr 2 (SO 4 ) 3 +7H 2 O+3S 6. Cu 2 S+8H + +4NO 3-2Cu 2+ +S+4NO 2 +4H 2 O 二 多重選擇題 1. (A)(B) 此為自身氧化還原反應, 氧化劑及還原劑皆為 Br 2 1 (C) 氧化半反應 Br2 +6OH - BrO e - +3H 2 O 2 氧化劑 3Br 2 +3Na 2 CO 3 5NaBr+NaBrO 3 +3CO 2 5 (D) 100%=83.3% 6 夫妻對話 妻 : 老公! 我這頭髮會不會很醜? 夫 : 不會 妳的醜跟頭髮沒關係 (E) 係數總和為 平衡反應方程式 :3 Cu P + 29HNO 9Cu(NO ) + 3H PO + 11NO + 10H O (A) 氧化數變化 Cu(+1) (+2) 增加 1,P(-3) (+5) 增加 8, Cu 3 P含三個 Cu 一個 P, 氧化數共增加 11 (C) 作為氧化劑之硝酸之莫耳數, 佔所有硝酸的 11/29 (E) 作為氧化劑之硝酸之莫耳數, 佔所有反應物莫耳數之 11/32 三 非選題 1. (1)10FeSO 4 +2KMnO 4 +8H 2 SO 4 5Fe 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +2MnSO 4 +8H 2 O 2. (2)2HBr+H 2 SO 4 Br 2 +SO 2 +2H 2 O (3)Cr 2 O SO H + 2Cr 3+ +3SO H 2 O (4)2MnO C 2 O H + 2Mn CO 2 +8H 2 O (5)H 2 O 2 +2I - +2H + I 2 +2H 2 O (1) H2O2 O2+2H + +2e 5 +)8H + +5e +MnO 4 Mn 2+ +4H 2 O 2 6H + +2MnO4 +5H2O2 5O2+2Mn 2+ +8H2O (2) 3OH +PH 3 P+3e +3H 2 O +) 4H2O+3e +CrO4 2 Cr(OH)4 +4OH H 2 O+PH 3 +CrO 2 4 P+Cr(OH) 4 +OH 你們聊, 我先走了! 小兔說 :" 我媽媽叫我小兔兔!" 小猪說 :" 我媽媽叫我小猪猪!" 小狗說 :" 我媽媽叫我小狗狗!" 小雞說 :" 你們聊, 我先走了!" 小兔說 :" 我是兔娘養的!" 小猪說 :" 我是猪娘養的!" 小雞說 :" 我是雞娘養的!" 小狗說 :" 你們聊, 我先走了!" 131

35 9-4 氧化還原滴定 一 定義 : 利用一種已知濃度的氧化劑 ( 或還原劑 ) 溶液為標準液, 測定一種未知濃度的還原劑 ( 或氧化劑 ) 溶液的方法 稀 HNO 3 濃 HNO 3 濃 H 2 SO 4 具氧化力 ;HCl 具還原力 常以提供酸性環境 二 當量 當量數 :( 與酸鹼幾乎相同 ) 1. 當量 (E): 接受 ( 提供 )1 莫耳 e 所需氧化劑 ( 還原劑 ) 的重量 M E = a: 氧化數改變量 a 例 : 在酸性下,KMnO 4 (M=158) Mn 2+,Mn 由 獲得電子數 5 則 KMnO 4 當量 = = 克 KMnO 4 可接受 1 莫耳電子 例 :H 2 O 2 O 2,O 由 -1 0 失去電子數 1,1 mol H 2 O 2 失去 2mol 電子 則 H 2 O 2 當量 = = 克 H 2 O 2 可提供 1 莫耳電子 2. 當量數 (E s ):Wg 的氧化劑 ( 還原劑 ) 會得到 ( 失去 ) 多少莫耳電子 W E s = E W = = M / a W M a E s = n a 例 : 在酸性下,316 克 KMnO 4 的當量數 = 316 克 KMnO 4 可接受 10 莫耳電子 3. 當量濃度 (C N ): Es n a n C N = = = a C N = CM a V V V 4. 當量點 : 氧化劑與還原劑完全反應 =10 E = E s氧化劑 s 還原劑 ( 即 : 氧化劑得到 e 莫耳數 = 還原劑失去 e 莫耳數 ) C N 氧化劑 V 氧化劑 =C N 還原劑 V 還原劑 C M 氧化劑 a 氧化劑 V 氧化劑 =C M 還原劑 a 還原劑 V 還原劑 在實際操作中, 很難找到當量點精準辨查的方法, 故通常以滴定終點代替當量點 5. 滴定終點 : 滴定至某一程度很接近當量點時, 溶液的某些性質會有巨大幅度改變的點 例如 : 顏色變化 電位差 電流 導電度都可以當作滴定終點 132

36 6. 同一化合物, 用途 or 環境 or 對象不同時, 當量數可能不同 (1) 用途不同 : 1mol H 2 SO 3 NaHSO 3 H 2 C 2 O 4 KHC 2 O 4 KHC 2 O 4 H 2 C 2 O 4 2H 2 O 酸鹼中和 E s 氧化還原 E s (2) 環境不同 : 1mol KMnO 4 酸性 中性 鹼性 產物 Mn 2+ MnO 2 2 MnO 4 E s (3) 對象不同 : 1mol S 2 O 3 2 產物 Cl 2 I 2 SO 4 2 S 4 O 6 2 E s 三 指示劑 : 標準液指示劑滴定終點待測液 過錳酸鉀 KMnO 4 ( 氧化劑 ) MnO 4 ( 紫色 ) 紫色不消失還原劑 (C 2 O 4 2 ) 二鉻酸鉀 K 2 Cr 2 O 7 ( 氧化劑 ) 二苯胺磺酸鈉變為紫紅色還原劑 (Fe 2+ ) 碘 滴 定 直接 I 2 /KI( 氧化劑 ) 澱粉液 變成藍色 還原劑 (C 6 H 8 O 6 ) 氧化劑 (NaClO) 間接 Na 2 S 2 O 3 ( 還原劑 ) 澱粉液 藍色消失 加過量 KI 1. 自我指示劑 :( 本身反應有明顯顏色變化, 如 : 過錳酸鉀滴定草酸根離子 ) 2MnO 4 +5C 2 O H C Mn CO 2 +8H 2 O (1) 由於 Mn 2+ 是很淡的粉紅色 ( 幾近無色 ), 但超過當量點, 些微過量的 KMnO 4 所顯示 紫紅色可以指示滴定終點, 故 KMnO 4 在此除作滴定劑也作指示劑 (2) KMnO 4 易於潮濕環境分解 :4MnO 4 (aq) +2H 2 O (l) 4MnO 2(s) +3O 2(g) +4OH (aq) 其濃度會發生變化, 因此於滴定前必須以另一試劑予以校正 ( 標定 ) 2- (3) KMnO 4 滴定可用於多種還原劑之定量分析, 如 C 2 O ( 草酸根離子 ) H 2 O 2 ( 過氧化氫 ) Fe 2+ ( 亞鐵離子 ) Cl Br I ( 鹵素離子 ) NO 2 ( 亞硝酸根離子 ) H 2 AsO 3 ( 亞砷酸 ) 等 4 133

37 (4) 尚未達到當量點, 紫色會褪去, 可是滴定接近當量點時, 紫色褪得很慢, 此時滴加速度要放慢, 直到多加一滴 KMnO 4, 紫色卻不褪去即為滴定終點 (5) 本反應在室溫下速率極慢, 須加熱至 70 左右滴定, 但若溫度超過 90, 則草酸會部分分解 H 2 C 2 O 4 Δ CO + CO2 + H 2 O 2. 外加指示劑 :( 本身反應無明顯顏色變化, 如 : 二鉻酸鉀滴定亞鐵離子 ) Cr 2 O Fe H + 二苯胺磺酸鈉 2Cr 3+ +6Fe 3+ +7H 2 O 四 碘滴定 : (1) 指示劑本身是還原劑, 本來呈無色 ( 還原態 ), 經過氧化會變成紫紅色 ( 氧化態 ) 還原態 ( 無色 ) 氧化態 ( 紫紅色 )+e (2) 滴定初期指示劑係無色, 待 Fe 2+ 實質上被完全氧化成 Fe 3+ 後溶液變成黃綠色, 當多加一滴 K 2 Cr 2 O 7 將指示劑氧化成紫紅色, 即達滴定終點 ( 綠色 紫紅色 ) 1. 直接碘滴定 ( 以為氧化劑 ): (1) 碘不易溶於水, 但易溶於 KI 溶液變成 I 3 其可作為氧化劑, 如下式表示 :I 3 (I 2 + I )+ 2e 3I (2) 碘是一種較弱的氧化劑, 以已知濃度 I 2 / KI 溶液滴定未知還原劑 ( 添加澱粉指示劑 ) 的過程, 稱為直接碘滴定 滴定初期, 還原劑讓 I 3 變成 I, 呈無色, 恰超過當量 點時些微過量 I 2 與澱粉結合, 此時滴定終點呈藍色 (3) 應用 : 可測未知劑, 例如硫化氫 (H 2 S) 亞硫酸 (H 2 SO 3 ) 亞砷酸 (H 2 AsO 3 ) 以及氯亞錫酸 (H 2 SnCl 4 ) 另外也可滴定有機化合物, 如葡萄糖 (C 6 H 12 O 6 ) 維生素 C(C 6 H 8 O 6 ) 等 2. 間接碘滴定 ( 以為還原劑 ): (1) 先加入過量碘化鉀 ( 碘離子是較強的還原劑 ) 於欲滴定之氧化劑中, 產生與氧化 劑當量數相同之 I 2, 再以標準濃度之硫代硫酸鈉 (Na 2 S 2 O 3 ) 去滴定碘分子, 由碘 當量等於原來氧化劑的當量數, 來分析原來氧化劑之當量數 (2) 原理 : 氧化劑之 E s = I 2 之 E s = Na 2 S 2 O 3 之 E s (3) 應用 : 可測未知劑, 例如 MnO 4 Cr 2 O 7 2 IO 3 Fe 3+ H 2 O 2 ClO 等 134

38 範例 1 使用過錳酸鉀的氧化還原滴定, 通常是在酸性條件下進行 下列哪種酸最適合該類實驗使用? (A) 硝酸 HNO 3 (B) 鹽酸 HCl (C) 硫酸 H 2 SO 4 (D) 草酸 (COOH) 2 範例 2 某鐵礦 112 克, 經處理後使其中鐵成分完全轉變為 Fe 2+ 溶液, 並加入硫酸得 100mL 之水溶液, 取其 10mL 用 0.2MKMnO 4(aq) 滴定達當量點時, 計共用去 KMnO 4(aq) 50mL, 則此鐵礦中含鐵百分率為何?( Fe = 56 ) (A)12.5% (B)16.7% (C)25% (D)50% 範例 3 取下列各物質的 0.1M 水溶液各 5 毫升, 分別加入 0.3M 的 KMnO 4 酸性溶液 0.5 毫升時, 何者能使 KMnO 4 的紫色完全消失? 日大 (A)Na 2 SO 4 (B)Na 2 C 2 O 4 (C)BaCl 2 (D)Ca(OH) 2 (E)FeSO 4 範例 4 在過量的稀硫酸溶液中,1 莫耳的 MnO 4 離子, 恰可氧化 5/3 莫耳的下列哪一還原劑? 台中女中 (A)KH C 2 O 4 2H 2 C 2 O 4 H 2 O (B)FeC 2 O 4 (C)Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O (D)H 2 O 2 範例 5 下列各酸性溶液濃度都是 0.1M, 體積也相同, 現以過錳酸鉀溶液滴定, 何者所消耗的體積最多? (A)FeSO 4 (B)SnCl 2 (C)H 2 O 2 (D)Na 2 C 2 O 4 135

39 範例 6 某種以 KHC 2 O 4 H 2 C 2 O 4 2H 2 O 水合物配成的水溶液甲 25.0 毫升, 能中和 毫升的 0.150M 氫氧化鈉標準溶液, 在酸性條件下,25.0 毫升的上述溶液甲, 可與 毫升的過錳酸鉀溶液完成氧化還原反應 則此過錳酸鉀溶液的濃度應為若干? 中聯 (A)1.2M (B)0.4M (C)0.04M (D)0.08M 範例 7 家用漂白水之主要成分為次氯酸鈉 (NaOCl=74.5) 現有 1.00 毫升漂白水 ( 密度為 1.02 g/ml), 加入過量 KI 後, 再以標準 Na 2 S 2 O 3 (0.05 M) 滴定之, 須 28.0 毫升 則 (1) 有若干莫耳之 OCl 被反應成 Cl? (2) 原來漂白劑所含 OCl 之濃度為若干 M? (3) 原來漂白劑所含 NaOCl 之重量百分比為何? 範例 克礦砂中所含的鉻, 先經氧化為 Cr 2 O 7 2, 再以 40.0 毫升 2.15M 的 Fe 2+ 來還原成 Cr 3+, 未反應的 Fe 2+, 需 80.0 毫升 0.200M 的酸性 MnO 4 溶液, 才能完全氧化成 Fe 3+ ( 鉻原子量為 52.0) 81 日大 (A) 寫出 Fe 2+ 於酸性溶液中, 還原 Cr 2 O 7 2 及 MnO 4 的兩個平衡方程式 (B) 未與 Cr 2 O 7 2 反應的 Fe 2+ 為多少莫耳? (C) 礦砂中鉻的莫耳數為多少? (D) 礦砂中所含鉻的重量百分比為多少? 136

40 大考試題 1. 滴定 30.0 毫升某 Sn 2+ 酸性溶液, 達滴定終點時共消耗了 10.0 毫升 KMnO 4 溶液 (0.120 M), 此溶液中 Sn 2+ 之起始濃度為何? 85 日大 (A) M (B) M (C) M (D) M 2. 有一含 Fe 2+ 離子之水溶液, 取相同體積且分別以 0.1 M KMnO 4 或 0.1 M K 2 Cr 2 O 7 溶液在酸性條件下滴定, 達當量點時所用滴定液之體積分別為 X 毫升及 Y 毫升, 則 X 與 Y X 之比值 ( ) 為何? 86 日大 Y (A) 3 5 (B) 5 3 (C) 5 6 (D) 使用過錳酸鉀的氧化還原滴定, 通常都是在酸性條件下進行 下列那種酸最適合該類實驗使用? 86 日大 (A) 硝酸 HNO 3 (B) 鹽酸 HCl (C) 硫酸 H 2 SO 4 (D) 草酸 (COOH) 2 4. 工廠的廢氣以及汽機車的排氣是空氣污染的主要來源, 但廢氣中的氮與氧的化合物可藉由適量的氨氣及催化劑, 將其還原成無毒的 N 2 和 H 2 O 今有 NO 與 NO 2 的混合氣體 ( 簡稱為 NO x )3.0 升, 若用與 NO x 同溫同壓的氨氣 3.0 升, 恰好可使該 NO x 完全反應變成 N 2 與 H 2 O 試問該混合氣體 NO x 中,NO 與 NO 2 的莫耳比為何? 92 指考 (A) 1:1 (B) 1:2 (C) 1:3 (D) 3:1 (E) 2:1 5. 下列為有關銅及其化合物實驗的敘述 : 87 日大 (1) 將銅加到含 5 毫升濃硫酸的試管中, 緩緩加熱則銅逐漸溶解, 寫出此反應的平衡方程式 (2) 取 0.20 克硫酸銅晶體 (CuSO 4 5H 2 O) 加於試管中, 再加入 3 毫升濃硫酸, 則試管內固體顏色有何轉變? (3) 取 2.50 克硫酸銅晶體和 1.32 克硫酸銨固體混合, 放入一小燒杯, 加水 10 毫升並微熱使鹽類全部溶解, 加蓋靜置過夜後, 有晶體析出 用抽氣過濾法過濾, 先用酒精 5 毫升, 再用丙酮 5 毫升沖洗晶體 最後為什麼用丙酮沖洗晶體? (4) 由步驟 (3) 可得到 3.00 克乾燥的複鹽晶體 ( 含六個結晶水的硫酸銨銅 ), 計算此反應的產率 ( 原子量 :H = 1.0,N = 14.0,O = 16.0,S = 32.0,Cu = 63.5) 137

41 6. 某日王同學整理實驗桌時, 發現一瓶未加蓋的水合硫酸鐵 (Ⅱ)( FeSO 7H O ), 其中已有 4 2 部分晶體變為黃褐色 經詢問老師, 得知是因為部分鐵 (Ⅱ) 離子被氧化所致 於是王同學決定分析這瓶試藥中鐵 (Ⅱ) 離子的含量 他準備了以下器材 : 天平 容量瓶 (100mL) 燒杯(250mL) 量筒(100mL) 錐形瓶(250mL) 滴定管 滴定管夾 分度吸量管 安全吸球 玻棒 漏斗及鐵架 實驗過程如下 : 步驟 1. 稱取水合硫酸鐵 (Ⅱ) 試樣 4.00 克倒入容量瓶中配製成 100mL 的水溶液 步驟 2. 準確量取步驟 1 之水溶液 50mL 倒入器材甲中, 再加入 3.0M 硫酸溶液約 30mL, 混合均勻 步驟 3. 將已標定過的 0.05M 過錳酸鉀溶液裝入器材乙中, 並讀取器材乙中溶液體積的最初刻度為 28.25mL 步驟 4. 以過錳酸鉀溶液滴定器材甲中的硫酸鐵 (Ⅱ) 溶液, 當達到滴定終點時, 讀取器材乙中的溶液刻度為 48.25mL 根據上述實驗回答下列問題 :(8 分, 每小題各 2 分 ) 97 指考 1. 寫出器材甲的名稱 2. 寫出如何以顏色變化來判斷步驟 4 的滴定終點 3. 寫出步驟 4 的淨離子平衡反應式 4. 試以滴定數據, 計算此水合硫酸鐵 (Ⅱ) 試樣中所含鐵的重量百分率 7. 過錳酸鉀 (KMnO 4 ) 是實驗室中常用的氧化劑, 可用來測定還原劑的濃度 相關的還原半反應式如下 : MnO 4 (aq) + 8H + (aq) + 5e Mn 2+ (aq) + 4H 2 O (l) Fe 3+ (aq) + e Fe 2+ (aq) Sn 4+ (aq) + 2e Sn 2+ (aq) O 2(g) + 2H + (aq) + 2e H 2 O 2(aq) 2CO 2(g) + 2H + (aq) + 2e H 2 C 2 O 4(aq) 2 Cr 2 O 7 (aq) + 14H + (aq) + 6e 2Cr 3+ (aq) + 7H 2 O (l) 某同學以 0.01 M 的過錳酸鉀溶液, 滴定上列未知還原試劑 (0.01 M;25.00 ml), 達滴定終點時, 共耗費 ml 的過錳酸鉀溶液 則下列何者可能為該還原試劑? 91 指考研究試題 (A)Fe 2+ (aq) 或 Sn 2+ (aq) (B)Sn 2+ (aq) 或 H 2 C 2 O 4(aq) (C)H 2 C 2 O 4(aq) 或 Cr 3+ (aq) (D)Fe 2+ (aq) 或 Cr 3+ (aq) 138

42 Ans:1.A 2.C 3.C 4.A 5. (1) Cu + 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (2) 藍色變為白色 (3) 因水可與丙酮互溶, 可藉丙酮除去水, 且因丙酮揮發性高, 晶體以丙酮沖洗後, 較易乾燥 (4) 75% 6. (1) 錐形瓶 (2) 溶液變成淡紫紅且不消失即為滴定終點 ( 寫褐色變紫色或綠色變紫色也正確 ) (ps: 寫過錳酸鉀顏色不消失, 給 1 分 ) (3)5F e + MnO + 8H 5Fe + Mn + 4H O (aq) 4(aq) (aq) (aq) (aq) 2 ( ) (ps: 離子均對給 1 分, 平衡正確再給 1 分 ) (4)14% (ps: 式子正確給 1 分, 計算在 13~15% 之間再給 1 分 ) 7.B 詳解 1. 5Sn MnO + 16H + 5Sn Mn H 2 O 4 氧化還原計量, 等當量數作用 N R V R = N O V O (x M 2) 30 = (0.12 M 5) x M = 0.10 M Sn (aq) 阿明 : 老闆, 我要一杯珍珠奶茶 老闆 : 好的, 你要用袋子裝嗎? 阿明 : 不要! 我要用杯子裝 X = 0.1 6Y 故 X:Y = 6:5 3. HCl 與 H 2 C 2 O 4 會被 KMnO 4 氧化,HNO 3 會將 sample 氧化 只有稀硫酸不影響實驗 4. 同溫同壓時, 氣體莫耳數比等於體積比 設 NO 莫耳數為 x, 則 NO 2 莫耳數為 (3-x) 利用氧化還原反應時, 氧化劑當量數 = 還原劑當量數 1 NO N2 2 還原反應, 氧化數改變 2 NO N2 還原反應, 氧化數改變 4 NH N2 氧化反應, 氧化數改變 +3 2x+4(3-x)=3 3 x=1.5(mol) 莫耳數比 NO:NO 2 =1.5:(3-1.5)=1:1 139

43 5. (4) CuSO 4 5H 2 O + (NH 4 ) 2 SO 4 + H 2 O CuSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 6H 2 O = 0.01 產率 = 1.32 = % = 75% = (1) 氧化還原滴定裝置, 如下圖所示 : 滴定管夾 滴定管 :( 器材乙 ) 裝已知濃度液體 (KMnO 4 ) 錐形瓶 :( 器材甲 ) 裝未知濃度液體 (FeSO 4 ) (4) 設試樣中 Fe 2+ 所佔比例為 X%( 小心!100mLFeSO 4 只有 50mL 被滴定 ) Fe Fe e + a = 1 MnO + 5e + 8H Mn + 4H O a = 5 當量點 : 還原劑當量數 = 氧化劑當量數 ( 當量數 E = n a = C V a) s 4 X% = X=14% M 蚯蚓的決心 禮拜天放假, 蚯蚓兒子閒著沒事, 就把自己切成兩段打羽毛球去了 蚯蚓媽媽高興有這麼聰明的兒子, 也把自己切成四段自個打麻將去了 無聊爸爸受到兒子與老婆的啟發, 就把自己剁碎在砧板上奄奄一息了 蚯蚓媽媽聞訊趕來, 傷心地說 : 老公你這是幹嘛呀! 蚯蚓爸爸虛弱得說 : 我 我想踢場足球 蚯蚓媽媽回頭一看又看到接近絞肉狀態的蚯蚓爺爺 蚯蚓媽媽 : 爸! 爸! 振作點! 您這是幹嘛??? 蚯蚓爺爺 : 我 我 我想代表二十萬人去凱道靜坐 ( 說完 氣絕 ) 140

44 一 單選題 各校月考題 ( ) 1. 草酸氫鈉 (NaHC 2 O 4 ) 溶液 20mL 在硫酸溶液中, 以 0.1M KMnO 4 溶液滴定時需 20mL; 用同一草酸氫鈉溶液 20mL 以 0.1M NaOH (aq) 滴定時需若干毫升可達當量點? (A)20 (B)25 (C)50 (D)100 ( ) 2. 有一含 Ce 2+ 離子之水溶液, 取相同體積分別以 0.2M KMnO 4 或 0.2M K 2 Cr 2 O 7 溶液 在酸性條件下滴定, 達當量點時所用滴定液之體積分別為 A 毫升及 B 毫升, 則 A 與 B 比值 ( A B ) 為何? (A) 6 5 (B) 5 6 (C) 3 5 (D) 5 3 ( ) 3. 在反應 2MnO SO 3 +H2O 2MnO 2 +3SO 4 +2OH 中,KMnO 4 的當量為 (K=39.1,Mn=54.9,O=16.0) (A) 克 (B) 克 (C) 克 (D) ( ) 4. 10% 的雙氧水溶液 50mL( 密度 1.02g/mL) 可使若干 ml 0.5M 之二鉻酸鉀溶液完全轉 成綠色? (A)100 (B)50 (C)600 (D)300 克 ( ) 5. 含鐵試樣 1.0 克完全溶於硫酸使成酸性 FeSO 4 溶液後, 用 0.2M 的 KMnO 4(aq) 滴定, 若要使其完全氧化成 Fe 3+ 需用去 KMnO 4(aq) 15.0mL, 求此試樣中含鐵的重量百分率? (Fe=56) (A)16.8 (B)84.0 (C)34.2 (D)65.4% ( ) 6. 進行氧化還原滴定操作, 下列何者不是反應的必要條件? (A) 反應要能完全 (B) 反應速率不能太慢 (C) 要有明顯的顏色改變作為滴定完成 的訊號 (D) 要加入指示劑以確定滴定終點 ( ) 7. 已知 25.0 毫升的 0.100N 亞鐵溶液可與 29.0 毫升的過錳酸鉀溶液在酸性條件 下完成氧化還原反應, 則此過錳酸鉀溶液每公升中含有過錳酸鉀多少克? ( 原子量 :K=39.1,Mn=54.9) (A)2.72 克 (B)8.16 克 (C)10.5 克 (D)13.6 克 ( ) 8. 一定量雙氧水加入過錳酸鉀酸性溶液全部反應後, 所產生的氧氣重為 m 1 克, 同量同 濃度的雙氧水加入二氧化錳全部反應後, 所產生的氧氣重為 m 2 克, 則 m 1 與 m 2 之關係 應為 (A)m 1 =m 2 (B)m 1 =2m 2 (C)m 1 =2.5m 2 (D)m 1 =5m 2 ( ) 9. 由 C 2 O MnO 4 - +H + CO 2 +Mn 2+ +H 2 O 的反應可知下列敘述何者錯誤? (A)KMnO 4 之氧化劑當量 =KMnO 4 式量 /5 (B)Na 2 C 2 O 4 之還原劑當量 = Na 2 C 2 O 4 式量 /3 (C) 一個 KMnO 4 可得 5 個電子 (D) 一個 C 2 O 4 2- 失去 2 個電子 ( )10. 已知 0.15M 的氫氧化鈉標準溶液 30.0mL, 可滴定 45.0mL 的草酸溶液至完全中和, 在酸性條件下,25.0mL 的該草酸溶液, 可與 25.0mL 的過錳酸鉀溶液完成氧化還原 反應, 則此過錳酸鉀溶液的濃度為 (A)0.01 (B)0.02 (C)0.05 (D)0.01 (E)0.1M ( )11. 已知某種試料含有 XO 及 X 2 O 3, 今以 mol K 2 Cr 2 O 7 氧化共生成 mol XO 4 -, 求此試樣中含 XO 之 mol 數為 (A)0.018 (B) (C)0.304 (D) mol 141

45 ( )12. 欲在酸性溶液中, 以下列三種溶液分別將 5.0 克的 FeSO 4 完全氧化, 則所需 0.50M 之下列溶液體積之比為 KMnO 4 :K 2 Cr 2 O 7 :H 2 O 2 依次為 (A)1:1:1 (B)5:6:2 (C)6:5:15 (D)9:7:10 ( )13. 欲將定量碘離子完全氧化為碘分子, 下列三種相同濃度氧化劑水溶液在滴加硫酸酸化後加以滴定之, 所需體積大小順序為 :( 甲 )KMnO 4 ( 乙 )H 2 O 2 ( 丙 )K 2 Cr 2 O 7 (A)( 甲 )>( 乙 )>( 丙 ) (B)( 乙 )>( 甲 )>( 丙 ) (C)( 甲 )>( 丙 )>( 乙 ) (D)( 乙 )>( 丙 )>( 甲 ) ( )14. KNO 2(aq) 25mL 滴入酸後加 50mL 0.020M KMnO 4 溶液, 因加入過量, 再加入 4.8mL 0.10M FeSO 4(aq) 才能褪色, 則 KNO 2 之濃度為 (A)0.09 (B)0.10 (C)0.90 (D)0.20 (E)0.01(M) 二 多重選擇題 ( ) 1. 過氧化氫既可當氧化劑又可當還原劑, 則下列有關敘述中哪些正確? (A) 二種情形在使用等重量時之克當量相等 (B) 當氧化劑時之反應產物有 O 2 (C) 把雙氧水加入酸性 KMnO 4 溶液中時會生助燃性氣體 (D) 當還原劑時之產物有 H 2 O (E) 在酸性溶液中, 過氧化氫會把碘離子氧化成碘 ( ) 2. 下列哪些物質 2 莫耳, 在酸性溶液中恰可以與 0.8 莫耳的 KMnO 4 作用? (A)KI (B)H 2 S (C)Fe(NO 3 ) 2 (D)Na 2 S 2 O 3 (E)H 2 SO 3 ( ) 3. 在酸性溶液中,5.0mL 0.1M 二鉻酸鉀恰可氧化氯化錫 (II)10mL, 有關此過程的敘述下列何項正確? (A) 反應中還原劑是 Sn 2+ (B) 二鉻酸鉀濃度為 0.3N (C) 反應中涉及 3.0mmol 電子的轉移 (D) 氯化錫 (II) 的濃度為 0.3M (E)3mol 氯化錫 (II) 與 1mol 二鉻酸鉀恰互為當量關係 ( ) 4. 若一混合物中有 Na 2 C 2 O 4 及 H 2 C 2 O 4, 今取一定量之混合物配成 100mL 水溶液, 再量取 20mL 以 3.0M NaOH (aq) 滴定需 20mL 才達當量點, 另取 20mL 溶液以 2.0M KMnO 4(aq) 滴定需 10mL 才達當量點則 (A)Na 2 C 2 O 4 和 H 2 C 2 O 4 之莫耳數比為 3:2 (B)H 2 C 2 O 4 的濃度為 1.5M (C)Na 2 C 2 O 4 之莫耳數為 0.1mol (D) 以 2.0M KMnO 4(aq) 滴定達終點時產生 CO 2 0.5mol (E) 此氧化還原反應不需滴加指示劑 ( ) 5. 下列有關碘直接法滴定的敘述, 何者正確? (A) 以 KI 3 為標準液裝於滴定管 (B) 待測液為氧化劑 (C) 以澱粉液為指示劑 - (D) 滴定終點的顏色變化是由藍色變無色 (E)I 3 被氧化成 I - 三 非選題 1. 20mL 的 NaHSO 3(aq) 與 50mL0.04N 的 Ba(OH) 2(aq) 恰能中和, 又該 NaHSO 3(aq) 30mL 用 KMnO 4(aq) 來滴定恰需 80mL, 則 : (1)NaHSO 3 的濃度為若干 M? (2)KMnO 4 的濃度為若干 M? 142

46 2. 以 0.100M KMnO 4 溶液滴定 40.0 毫升的雙氧水酸性溶液, 到達當量點時用去 32.0mL, 則 (a) 通常過錳酸鉀的氧化還原滴定都是在硫酸溶液中進行, 是不是也可以在鹽酸中進行? 為什麼? (b) 到達滴定終點時, 溶液的顏色如何變化? (c) 寫出雙氧水氧化半反應 KMnO 4 還原半反應 (d) 雙氧水的體積莫耳濃度? 答案一 單選題 1. C 2. A 3. A 4. A 5. B 6. D 7. A 8. B 9. B 10. B 11. B 12. C 13. B 14. A 二 多重選擇題 1. ACE 2. BE 3. ACE 4. BCDE 5. AC 三 非選題 1. (1)0.1,(2) (a) 否 KMnO 4 可將 Cl - 氧化,(b) 紫色不褪, (c) 氧化 :H 2 O 2 O 2 +2H + +2e - 還原:MnO H + +5e - Mn 2+ +4H 2 O, (d)0.200m 解析一 單選題 1. (+1) 2 = +2 HC 2 O 4 +MnO 4 +H + CO 2 +Mn 2+ +H 2 O +3 +4( 未平衡 ) 為氧化還原反應 - - HC 2 O 4 當量數 =MnO 4 當量數 C M 2= C M =0.25(M) 又 HC 2 O - 4 +OH - 2- H 2 O+C 2 O 4 為酸鹼中和 - HC 2 O 4 當量數 =NaOH 當量數 20 x = x=50( 毫升 ) 2. Ce 當量數 =MnO 4 當量數 =Cr 2 O 7 當量數 又當量數 =C M V a 而 MnO - 4 Mn 2+ a=5 Cr 2 O 2-7 2Cr 3+ a=6 V V A B a a = 6 5 = B 式量 3. 當量 = 電子轉移數 A 143

47 4. Cr 2 O H 2 O 2 +8H + 2Cr 3+ +3O 2 +7H 2 O Cr 2 O 7 2- 當量數 =H 2 O 2 當量數 x % 0.5 6= x=100(ml) 5. Fe+2H + Fe 2+ +H 2 MnO Fe 2+ +8H + Mn 2+ +5Fe 3+ +4H 2 O 設含 Fe x% 1.0 x% 則 56 ( ) 1 x=84, 即 84% 15 = 以 KMnO 4 滴定時, 本身即能指示終點, 毋需再加入指示劑 7. MnO Fe 2+ +8H + Mn 2+ +5Fe 3+ +4H 2 O =C M 29 5 C M =0.0172(mol/L) 又 KMnO 4 =158 每升 KMnO 4(aq) 中含 KMnO 4 重 = ( 克 ) 8. 5H 2 O 2 +2MnO H + 5O 2 +2Mn 2+ +8H 2 O (1) 2H 2 O 2 MnO 2H 2 O+O 2 (2) 2 由 (1) 知 H 2 O 2 :O 2 =1:1 由 (2) 中 H 2 O 2 :O 2 =2:1 等量 H 2 O 2 產生 O 2 之 mol 比為 2:1 即 m 1 =2m (B)C 2 O 4 2CO2+2e - Na C O 式量 Na 2 C 2 O 4 當量 = = C 45 M1 2 C =0.05(M) M C M = C M =0.02(M) 11. XO XO e - -x +x X 2 O 3 2XO e x 2 +( x) 5x+( x) 8= x=0.0152(mol) 12. 當量數相等 5 1 : 6 1 : 2 1 =6:5: ( 甲 )MnO e - Mn 2+ ( 乙 )H 2 O 2 +2e - 2H 2 O ( 丙 )Cr 2 O e - 2Cr 3+ 當量數相等 C N 與 V 成反比 14. NO 2 - NO e - C M = C M =0.09(M) 二 多重選擇題 2. MnO 4 - +H + + 還原劑 Mn 2+ + (+2)-(+7)=-5 由 MnO 4 - 當量數 = 還原劑當量數 = 2 a a=2( 還原劑失去之電子數 ) (A)I I2 +e - a=1 (B)H 2 S S+2H + +2e - a=2 (C)Fe 2+ Fe 3+ +e - a=1 (D)S 2 O H 2 O 2SO e - +10H + a=8 (E)SO H 2 O SO e - +2H + a=2 選 (B) (E) 144

48 3. 3Sn 2+ +Cr 2 O H + 3Sn 4+ +2Cr 3+ +7H 2 O [(+3)-(+6)] 2=-6 a=6 (A) 正確 (B)C N =0.1 6=0.6N (C) =1 x x=3 (D) =2 C M 10 C M =0.15M (E)2 3= (1) 設 Na 2 C 2 O 4 與 H 2 C 2 O 4 mol 分別為 x 和 y 則 可與 NaOH 作用者為 H 2 C 2 O 且 2 y = y=0.15 [H 2 C 2 O 4 ]= =1.5M (2) 可與 MnO 4 - 作用者有 Na 2 C 2 O 4 及 H 2 C 2 O 4, 且 =(2x+2y) x+y=0.25 即 x=0.25-y=0.1 Na 2 C 2 O 4 mol (3)Na 2 C 2 O 4 :H 2 C 2 O 4 (mol)=0.1:0.15=2: 3 (4) 產生 CO 2 之 mol=2x+2y=0.5 (5) 本反應滴至紫色不消失即為終點 5. (B) 待測液為還原劑 (D) 滴定終點 : 無色 藍色 (E)I 3 被還原成 I 三 非選題 1. (1)NaHSO 3 之當量數 =Ba(OH) 2 之當量數 C M 20 1= C M =0.1(M) (2)SO 3 2- 氧化 2- SO MnO 4 - 還原 Mn 當量數相等 =C M 80 5 C M =0.015(M) 2. (a)2mno Cl - +16H + 2Mn 2+ +5Cl 2 +8H 2 O (b) 紫色不褪 (c) 氧化半反應 :H 2 O 2 O 2 +2H + +2e -, 還原半反應 : MnO H + +5e - Mn 2+ +4H 2 O - (d) MnO 4 當量數 =H 2 O 2 當量數 =2 CM C M =0.20M [H 2 O 2 ] 許願 有一對同齡夫婦, 一齊歡度他們的 60 歲生日 正在熱鬧時, 突然, 天使出現了 天使說 : 我祝福你們的 60 歲你們許願吧, 我一定成全 60 歲的老婆說 : 我好想環遊世界 天使說 : 成全你 噹! 太太手上是環遊世界的飛機票 天使問 60 歲的老公 : 你呢? 許什麼願? 老公問 : 真的一定會成全嗎? 天使說 : 我從不反悔 老公高興萬分的許願 : 我希望我現在能抱著比我小 30 歲的女人 天使說 : 成全你 噹!... 老公變成了 90 歲 145