物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 7 物質科學 _ 化學篇 ( 下 第八章 氧化還原反應 8-1 氧化還原的定義 1. 氧化反應 (1 狹義的定義 : 物質與氧化合或失去氫的反應 例如 : 碳燃燒 O O; 硫粉燃燒 S O SO; 銅加熱變黑 u O uo ( 廣義的定義 : 凡失去電子或氧化數增加的反應 例如 : 鋅片放入硫酸銅溶液中 : Zn ( s uso( aq ZnSO( aq u( s, 對 Zn 而言 Zn Zn e 稱為氧化半反應,Zn 失去電子或氧化數增加, 稱 Zn 發生氧 化反應. 還原反應 (1 狹義的定義 : 凡物質失去氧或與氫化合的反應 例如 : 氧化銅與氫反應 uo H u H O 稱氧化銅發生還原反應 ( 廣義的定義 : 凡得到電子或氧化數減少的反應 例如 : 鋅片放入稀硫酸溶液中, 產生氫氣 : Zn ( s H SO( aq ZnSO( aq H, 對 ( g 稱為氧化半反應, H 得到電子或氧化數減少, 稱 H 而言 H e H H 發生還原反應. 氧化反應與還原反應相關性 (1 反應中有物質失去電子 ( e, 必有物質得到電子 ( e, 故氧化反應與還原 反應兩者必相伴發生
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 8 ( 氧化還原反應均包含氧化半反應與還原半反應 例如 (a Zn ( s Hl( aq Znl( aq H ( g 氧化半反應 : Zn ( s Zn ( aq 還原半反應 : H ( aq e H ( g (b Zn u ( aq Zn ( aq u( ( s s 氧化半反應 : Zn ( s Zn ( aq 還原半反應 : u ( aq e u( s (c 電解溴化銅水溶液 : ubr ( aq u( s Br( l 氧化半反應 : e e Br ( aq Br l ( 還原半反應 : u ( aq e u( s. 氧化反應與還原反應定義總整理表 e 早期觀念 氧化 與氧化合的反應或失去氫的反應 還原 失去氧的反應或與氫化合的反應 電子轉移觀念失去電子的反應得到電子的反應 氧化數觀念氧化數增加的反應氧化數減少的反應 8- 氧化數 1. 氧化數 (1 定義 : 氧化數係極端地將鍵結的電子對完全分配給電負度較大的元素, 對分子化合物而言, 氧化數僅表示該原子的形式電荷, 未必是實際電荷
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 9 數 ( 電負度大小 ( 複雜的氧化還原反應中, 有時不容易從反應式中看出物質究竟是氧化或 是還原, 定出氧化數可以用來辨別某元素的氧化狀態 某元素在反應中 氧化或還原的情況可以從氧化數的改變得知. 氧化數的判定 (1 在離子化合物中, 氧化數就是離子的電荷數 ( 在共價化合物中, 氧化數則是人為的一種假想電荷 ( 氧化數通則 : (a 元素態 : 氧化數為零 如 O H Na He (b 單原子離子 : 氧化數等於其所帶的電荷數 如 Al ( l (1
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 50 (c 多原子離子中各原子的氧化數總和 = 離子的電荷數 (d 化合物中之 ⅠA 族恆為 1 ⅡA 族恆為 氟 (F 恆為 -1 (e 化合物中之 H: 金屬氫化物, 氫的氧化數為 -1, 如 NaH (1 非金屬氫 化物, 氫之氧化數為 1, 如 H O( 1 NH ( 1 (f 化合物中之 O 通常為 -, 但以下例外 (i 氧的氟化物 : ( OF O F 1 ( (ii 過氧化物的 O 均為 -1: 如 O 1 ( 1 1 (iii 超氧化物的 O 為 : 如 NaO ( H Na O 1 BaO ( 1 ( (g 在 ⅢA 族中, 硼 鋁化合物的氧化數為, 如 Bl ( Al O ( (h 在 ⅣA 族中, 碳化合物的氧化數如 H ( H H OH ( H 1 O ( O ( ( ( 6 (i 大部分的稀有氣體是以元素態存在, 故氧化數為 0, 但仍有特例存在, 如 KrF ( XeF ( XeF ( XeF ( 6 (j 化合物各物的氧化物總和為零 化合物若可解離, 則先解離成離子後再 判斷各原子氧化數 如 NO NH N : NO ( N : 5. 氧化數與週期表的相關性 6 ( NH (1 A 族元素 ( 主族元素 : 金屬氧化物必為正值 ; 非金屬具多種氧化數, 但 皆不大於其價電子數 如下表 : 族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 最高氧化數 1 5 6 7
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 51 最低氧化數 0 0 0 - - - -1 ( B 族元素 ( 過渡元素 (a 第一列過渡元素常見的氧化數如下表 : 氧化數 7 B B 5B 6B 7B 8B 1B B MnO 6 ro MnO 5 VO TiO Sc Ti TiO VO MnO VO V r HMnO Fe r Mn Fe Ni O o o Ni u Zn
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 5 1 u (b 過渡元素大都具有多種氧化數, 其氧化數均為正值 (c 第二 三列過渡元素重要的氧化數 : d, Hg ( 1,, Ag (1, Au ( 1,,, Pt (, (d 鑭系元素 : 通常化合物為 少數含其它氧化數, 如 e (,. 有機化合物中碳的氧化數, 依其周圍原子的電負度大小來判斷 如 8- 氧化劑與還原劑 1. 氧化劑的定義 (1 能使另一種物質氧化者稱為氧化劑 ( 本身由他種物質獲得電子作用之物質 ( 使他種物質氧化數增高, 本身氧化數降低. 還原劑的定義 (1 能使另一種物質還原者稱為還原劑 ( 本身失去電子之物質 ( 作用時本身氧化數增加, 使他種物質氧化數減少. 氧化劑與還原劑的條件 ( 7 (1 氧化數已達最高者, 僅能當氧化劑 如 KMn ( 6 O K r 7 ( 6 O S O H
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 5 ( (1 ( ( 氧化數最低者, 僅能當還原劑 如 H S Hl NH ( 氧化數介於最高及最低之間, 可以當作氧化劑, 亦可當作還原劑 如 ( 1 ( H O S ( O HN O. 常見氧化劑及其產物 氧化劑反應條件產物莫耳當量 H O 酸性溶液鹼性溶液 MnO MnO r O 7 酸性溶液中性或弱鹼性溶液強鹼性溶液 酸性溶液 O H OH Mn MnO MnO 5 1 Mn 酸性溶液 r 6 PbO 酸性溶液 Pb HNO XO X H SO ( 濃熱 濃溶液稀溶液 Zn Al 等稀溶液 u Hg Ag 等 過量還原劑少量還原劑 ( 酸性 Zn 5. 常見還原劑及其產物 u Hg Ag NO NH NO X X 1 8 6 5 X 還原劑反應條件產物莫耳當量 S SO H O 酸性溶液 O 一般金屬 M Fe Sn e 6 Fe 1 Sn e 1
O 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 5 酸性溶液 O X 酸性溶液 X 1 酸性溶液 S H S S SO SO S O NO 酸性溶液 酸性溶液 ( l Br 酸性溶液 ( I 鹼性溶液 SO SO 8 S O 6 1 NO 6. 自身氧化還原反應 氧化及還原均在同一反應物發生, 即反應物同時兼為氧化劑及還原劑, 此種 反應稱為自身氧化還原反應, 又稱不對稱氧化還原 如 I 6OH 5I IO H O, 其中 I 既可還原成 I, 亦可氧化成 IO 但 5 I IO 6H I H O 則不是自身氧化還原 7. 氧化還原反應的特性 (1 氧化作用與還原作用必相伴發生, 若有一物質被氧化, 則必有另一物質 被還原 ( 氧化還原反應中, 得失電子數必相等 ( 增減的氧化數必相等 ( 氧化還原自然發生的趨勢 : 強氧化劑 強還原劑 弱氧化劑 弱還原劑 如 u ( aq Zn( s u( s Zn ( aq 8. 還原劑強弱順序 :( 金屬離子化傾向 Li > Rb > K = s > Ba > Sr > a > Na > Mg > Al > Mn > Zn > r > Fe > o > Ni > Sn > Pb > H > u > Hg > Ag > Pt > Au
8- 氧化還原反應的平衡 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 55 1. 半反應法 : 氧化還原反應基本上是一個氧化反應和一個還原半反應之和, 亦 即由兩個半反應 (half reaction 所組成的 平衡步驟如下 (1 氧化與還原半反應式的寫法 (a 預知產物 : 先寫出氧化劑被還原後的主要產物及還原劑被氧化後的主要 產物 (b 判斷電子得失數 : 氧化 ( 還原 半反應式中由原子的氧化數變化量再加減 電子數來調整 (c 電荷量守恒 : 在酸中以 H 平衡兩端電荷數, 在鹼中以 OH 平衡兩端電 荷數 (d 原子不滅 : 以 H O 平衡方程式左右兩邊的 H O 原子數 ( 將兩個半反應式各乘以適當倍數, 使得相加後所得到的全反應中不出現 電子 例如 : 完成反應式 NO ( aq H S( g H ( aq A. 步驟一 : H S( g S( s ( 預知產物 步驟二 : 寫出 S 的氧化數 H S S (0 ( g ( ( s 步驟三 : 平衡氧化數 H S( g S( s e 步驟四 : 用 H 平衡電荷數 H S( S( e H (a B. 步驟一 : NO ( aq NO( ( 預知產物 g g s 步驟二 : 寫出 N 的氧化數 NO ( 5 ( aq ( NO( g
步驟三 : 平衡氧化數 NO ( aq e NO( 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 56 g 步驟四 : 用 H 平衡電荷數 NO ( aq e H NO( 步驟五 : 平衡原子數 ( 以 H O 調整 g NO aq ( e H NO( H O (b.(a (b : H S( NO ( aq H S( NO( H O( g g s g l ( 常見氧化劑之半反應氧化劑半反應式當量 高錳酸鉀 KMnO 酸性 : MnO 8 H 5e Mn H O 中 弱鹼 : MnO H O e MnO OH 鹼性 : MnO e MnO 5 1 重鉻酸鉀 K ro7 濃硝酸 HNO 稀硝酸 酸性 : ro7 1 H 6e r 7H O NO H e NO H O NO H e NO H O HNO 熱濃硫酸 H SO H e SO H O H SO 鹵素 ( l Br I X e X 過氧化氫 H O H e H H O 氧 O 鐵離子 Fe e Fe ( 常見還原劑之半反應 H e H O O Fe 1 還原劑半反應式當量 6 1 輕金屬 Na, Mg, Al M M n ne n
氯化錫 Ⅱ Snl H O 硫酸鐵 Ⅱ FeSO H O 鹵離子 l Br, I 7 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 57 Sn e Sn Fe Fe e 1 X X e, 硫化氫 H S H S S H e 硫代硫酸鈉 NaS O 5H O 亞硫酸 SO 草酸根 亞硝酸 HNO 氫 H. 氧化數平衡法 O S O6 e S H SO H O SO H e O O O e NO OH NO e H O H e H (1 利用 還原劑 ( 被氧化 所增加的氧化數 = 氧化劑 ( 被還原 所減少的氧化數 或 氧化所失去的電子數 = 還原所獲得的電子數 ( 平衡步驟 : (a 預知產物 : 先寫出氧化劑被還原後的主要產物及還原劑被氧化後的主要 產物 (b 決定氧化數變化量 : 找出氧化數變化之元素決定其氧化數變化量 (c 決定平衡係數 : 最小公倍數法平衡氧化數使其氧化數增減相同, 以平衡 氧化劑 還原劑及其產物之係數 (d 電荷量守恒 : 酸性溶液中用 H 平衡, 鹼性溶液中用 OH 平衡 (e 原子不滅 : 以 H O 平衡兩邊 H, O 原子數 ( 例如 : I 與 r O 7 (a 步驟一 : 寫出主要產物 在酸性溶液中的反應方程式
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 58 O 7 r 在酸性溶液中被還原的產物是 r ; I 被氧化後的產物是 l (b 步驟二 : 平衡氧化數 :I 由 -1 變成 0, 氧化數變化為 [0-(-1]=1;r 由 6 變成, 但因每一個 r 中有兩個 r, 故氧化數變化為 [(-6 ]=-6 求兩者( I 及 r O 7 加量及減少量達到相等 O 7 之氧化數變化之最小公倍數, 使氧化數增 (c 步驟三 : 平衡電荷 : 上式中左邊的電荷量為 -8, 右邊的電荷量為 6, 因 在酸性溶液, 故左邊加入 1 H, 恰可平衡左右電荷 (d 以 H O 來平衡 H, O 原子 : 因左邊有 1 個 H 原子, 及 7 個 O 原子, 故可 於右邊加上 7 H O, 以達到反應式兩邊原子不滅定律
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 59 8-5 氧化還原滴定 1. 氧化劑與還原劑的當量 氧化劑式量 ( 或分子量 (1 氧化劑 ( 克 當量 = 氧化劑在反應中獲得的 e - 數 ( 價數 例如 : K acid ro7 r ro7 式量 K 的當量 = 6 (-6 = - 6 KMnO Mn acid 式量 KMnO 的當量 = 5 (-7= - 5 還原劑式量 ( 或分子量 ( 還原劑 ( 克 當量 = 還原劑在反應中失去的 e - 數 ( 價數 例如 : H H S S S [0-(-]= 分子量 H 的當量 = O O O (- =. ( 克 當量數 : 得失電子的莫耳數 分子量 H 的當量 = (1 ( 克 當量數 = 莫耳數 氧化劑或還原劑每莫耳的電子得失莫耳數 ( 價數 ( 克 當量數 = n e 氧化劑或還原劑的重量 W (( 克 當量數 = ( 克 當量數 = ( 克 當量. 當量濃度 ( N : 每公升溶液中所含溶質的當量數 (1 N = 溶質當量數溶液體積升數 W = V n e = = M e V
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 60. 氧化還原滴定 (1 已知濃度之氧化劑 ( 或還原劑 為標準液, 滴加至未知濃度的還原劑 ( 或氧 化劑 之溶液中以測定未知液濃度之過程, 稱為氧化還原滴定 ( 原理 : 在一個完全的氧化還原反應中, 氧化劑的克當量數恆等於還原劑 的克當量數, 亦即氧化劑獲得的 e 莫耳數恆等於還原劑失去的 e 莫耳數 ( 計算應用 (a 液體滴定液體 : N 1 V1 = N V (b 液體滴定固體 : V ( ml 1000 1 N 1 = (c 直接由平衡方程式之係數與 mol 數關係亦可求出結果 W (d 利用氧化劑所獲得的 e 莫耳數恆等於還原劑失去的 e 莫耳數 n 1 e 1 = n e ( 滴定終點的判斷 (a 當量點 : 氧化劑當量數與還原劑當量數相等的點, 但實際操作時, 不容 易找到真正當量點, 常以滴定終點來代替當量點 (b 滴定終點 : 滴定至接近當點時, 溶液的性質有顯著變化的點, 例如顏色 改變 電流改變 電位差改變 導電度改變等, 實驗操作時, 可接受極 小的誤差, 而以滴定終點來取代當量點 (c 指示劑 : 氧化還原滴定達終點時, 會產生相當明顯顏色變化的物質 A 1 自身指示劑 A : KMnO 在酸性條件下由紫色 ( KMnO 變為淡紅色 ( Mn 液中不需再加入指示劑 溶
A 澱粉指示劑 A 氧化還原指示劑 A 以碘溶液做為滴定氧化劑的方法 A 先加入過量的碘化鉀於欲滴定的氧化劑中 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 61 A : A 1, 可用來滴定 SO, Sn, H S 等 如 SO H O I I SO H, 當超過當量點時, 則過量的碘分 H 子 ( I 便與澱粉結合而成深藍色 A, 則 KI 中的 I 離子被氧化 成與氧化劑當量數相同的 I ( 此時溶液為深藍色 再以硫代硫酸鈉滴 定還原 I 至藍色消失 如 ro7 6 I 1H r I 7H O S O I S O6 I ( 藍色消失 再以 S 的當量數 = I 的當量數 = O r O 7 的當量數 A : 例如以 K ro7 滴定未知溶液中的 Fe, 需加入二苯 胺磺酸鈉作為指示劑, 二苯胺磺酸鈉當量前為還原態, 溶液無色 達當 量點後為氧化態呈紫紅色 H N O S - O - O O S N N O S - O O O O 二苯胺磺酸鈉 ( 無色 ( 紫紅色 課後練習 : 8-1 氧化還原的定義一. 單一選擇題 1 ( D 下列哪一反應不是氧化還原反應? (AH PbO PbH O (BMgO MgO (MguO umgo (DNH Hl NH l ( D 下列哪種實驗用來探討金屬對氧活性的大小最理想? (A 金屬光澤 (B 硬度 ( 酸鹼度 (D 燃燒的難易
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 6 ( D 下列各種金屬在火焰中加熱, 何種金屬最不易燃燒? (A 鈉 (B 鎂 ( 鋅 (D 銅 ( A 下列敘述何者為正確? (A 對氧活性大的元素可做還原劑 (B 對氧活性小的元素可做還原劑 ( 任何化學反應都是氧化還原 (D 對氧活性小的元素可當氧化劑 5 ( B 關於 點燃的鎂, 可以在裝有二氧化碳的集氣瓶中繼續燃燒 這個現象, 下列敘述何者正確? (A 鎂可以把二氧化碳氧化 (B 鎂比碳更易與氧化合 ( 碳可以把鎂還原 (D 氧化鎂容易把碳氧化成二氧化碳 6 ( 鋁製器具不易銹蝕, 是因為 (A 鋁對氧的活性小, 不易氧化 (B 鋁對氧的活性大, 不易氧化 ( 鋁容易氧化, 但其氧化物有保護內部的作用 (D 鋁的氧化物容易被還原 7 ( 下列有關乾電池的敘述, 何者不正確? (A 碳棒為陰極 (B 鋅罐為陽極 ( 陰極反應為 :Zn (s Zn (aqe (D 電解質為氯化銨 二氧化錳與氯化鋅的混合物 87 推廣教育 8 ( 在 5, 一大氣壓時, 下列何種金屬不能與鹽酸行自發反應產生 H 氣體? (AFe (BMg (u (DZn 87 推廣教育 9 ( A 將鐵礦製成鐵, 可依右列之方程式反應而得 : Fe O FeO, 在此反應中,Fe O 的角色是 (A 發生了還原作用 (B 發生了氧化作用 ( 是還原劑 (D 產生中和反應 10 ( B 電解食鹽水溶液時, 在陰極產生 (Al (BH O (Na 11 ( B 下列敘述中何項不實? (A 硫酸銅溶液中置入光潔銀片時, 銅離子之顏色不會消失 (B 於食鹽水中分開置入鐵線與銅線, 並用電線在液外相連時, 液外有電子從 u 流至 Fe ( 在 u8hno u(no NOH O 之反應 銅 mol 用作還原劑時, 硝酸 mol 用作氧化劑 (D 在稀 H SO 中, 鋅片與銅片相接觸時, 氫更易發生 ( 氧化電位值愈大之金屬為愈強的還原劑二. 題組題 A B D 為四種金屬,AO BO O DO 為該金屬氧化物, 現以各種金屬與金屬氧化物互相作用, 結果如右表, 則 :
氧化 物 AO BO O DO 元素 A - B 丁 戊 甲 - 己 D 乙 丙 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 6 1 A B D 四種金屬元素活性由大至小依次為 (AA>B>>D (BB> >D>A(>A>B>D (DB>A>D> 答 : 1 表中, 甲 乙 丙 丁 戊 己中有反應者為 (A 乙 丙 (B 丁 戊 ( 丙 丁 (D 己 甲 答 : 1 AO BO O DO 四種金屬元素的氧化物其活性大小依序為 :(AAO> BO>O>DO (BO>DO>AO>BO (O>AO>BO>DO (DDO>O> AO>BO 答 : 15 A B D 四種金屬之中, 有最強還原作用的是 (AA (BB ( (DD 答 : 答案 : (1D (1B (1B (15B 8- 氧化數一. 單一選擇題 1 ( D 下列物質中, 何者無 1 氧化態的元素? (AaH (BH O (af (DlO ( 下列各化合物中, 何者碳的氧化數最高? (A 甲醇 (B 二甲醚 ( 甲酸 (D 甲醛 80 日大 ( 自 ( D 硝酸銨 NH NO 中兩個氮原子的氧化數 (A 均為 1 (B 均為 5 ( 分別為 -1 和 (D 分別為 - 和 5 8 日大 ( 自
A A A A 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 6 ( B 將硝酸鉀加熱分解成亞硝酸鉀時, 其中何種元素被還原? (A 鉀 (B 氮 ( 氧 (D 以上皆非 8 夜大 ( 自 5 ( 氫化鈉 水 過氧化鈉 次氯酸及氯酸鉀五個化合物在下列各項中, 二化合物皆含氧化數 -1 元素的組合是 (A 水和次氯酸 (B 氫化鈉和氯酸鉀 ( 氫化鈉與過氧化鈉 (D 過氧化鈉與氯酸鉀 ( 次氯酸與氯酸鉀 6 ( D 下列各項中, 畫線部分的元素, 哪一個的氧化數最高? (AUMnU (BUuUO (USUO (DUrUO (UAgU(NH 二. 多重選擇題 1 ( ABDA 下列各組化合物中, 以畫線表示的元素的氧化數, 依序成 6 5 1 排列的有哪些? (ANa HUPUO,KUlUO,UMnUO,UAlUO, H USUO,HUNU (BK UrUO 7,Na HUPUO,USUO,UAlUO,UaU(NO,UHgUl (KUlUO,K UrUO 7,USUO,HUNUO,UaU(OH,UHgUl (DK UrUO, H UPUO,UMnUO,K UFeU(N 6, UBaU(OH,UHUO (K UrUO 7,KUlUO, K UFeU(N 6,UNUH l,uaul,uhul 78 夜大 ( 自 ( AB A 下列各項有關氧化數之敘述中何者錯誤? (ANa S O 中 S 的氧化數 皆為 (BH S O 8 中 O 的氧化數皆為 - (H S O 7 中 S 的氧化數皆 為 6 (DH O 中 O 的氧化數皆為 -1 (H SO 5 中 O 的氧化數皆為 - ( B A 下列各項反應中, 碳原子的氧化數不改變者為 (AH =H Br H BrH Br (B H 5 BrOH - (aq H 5 OHBr - (aq (H OONH H ONH H O (DH H BrOH - H = H Br - H O (H OO H 5 NH H ONH H 5 OH ( BD A 一超導金屬氧化物的組成是 YBa u 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 1 (B 釔的氧化數 為 ( 鋇的氧化數是 (D 銅的平均氧化數是.7 ( 銅的氧化 數可能有 種以上 77 日大 ( 自 5 ( BD A 下列劃線元素的氧化數, 何者正確? (AK UMnUO,7 (BsUOU, 1 (K UrUO 7, 6 (Du UFeU(N 6, (a (UPUO,5
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 65 解析 :(K= 1, O =, Mn = 6 (BIA 族恆為 1, O = 1 (K = 1, O =, r = 6 (ANa = 1, N = 1, Fe = (a = (IIA 族恆為, O =, P = 5 8- 氧化劑與還原劑一. 單一選擇題 1 ( 小鐵刀插進硫酸銅溶液中, 面即漸漸附上一層暗紅色固體, 此現象表示 (A 銅的活性大於鐵 (B 銅的活性等於鐵 ( 銅的活性小於鐵 (D 銅和鐵都是活潑的金屬元素 ( B 下列哪一種金屬經高溫紅熱後, 可以在裝有二氧化碳的容器中, 發生氧化反應? (A 鋅 (B 鈣 ( 銅 (D 鉛 ( 對氧活性大的元素 (A 容易燃燒, 生成氧化物不安 (B 不容易燃燒, 生成氧化物安定 ( 容易燃燒, 生成氧化物安定 (D 不容易燃燒, 生成氧化物不安定 ( B 設用鋁匙攪拌 Fe(NO 溶液時, 則 (A 無反應 (B 鋁匙溶解 ( 鋁被還原 (D 鋁匙無損, 裡面鍍一層鐵 ( 有 NO 及 NO 氣體發生 5 ( D 下列各項反應中, 何者是氧化還原反應? (AO (g O (g (Ba (s H O (l H (g a(oh (N O (g NO (g (DPl (g l (g Pl 5(g (Agl (s NH (aq Ag(NH (aq l - (aq 87 日大 ( 自 6 ( D 在反應 l H S HlS 中, 下列敘述何者正確? (Al 被氧化成 Hl (B 單質硫被還原出來 (Hl 是 H S 還原後的產物 (DH S 被氧化而析出 S (S 是 l 被還原後的產物 7 ( 下列各項中, 哪一個化學變化需要還原劑參與? (ANa O NaHO (Br O - 7 ro - (Agl Ag(NH (DHg l Hgl (I HI
A A A 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 66 8 ( B 在高爐中, 鐵主要是經由下面的反應生成 :Fe O O FeO, 式中何者為還原劑? (AFe O (BO (Fe (DO 9 ( 屬於自身氧化還原反應的是 (AI HSO H O SO H (BIO HSO I HSO (P OH H O H PO PH (DI u HSO H O uihso H 10 ( 下列有關過氧化氫 (H O 氧化還原的敘述, 何者為正確? (A 雙氧水, 若加入 Mn 固體, 產生大量 O, 此時 MnO 當氧化劑 (BH O 當氧化劑時, 產生氧氣 (H O 的氧化當量 ( 作氧化劑 : 還原當量 ( 作還原劑 =1: (DH O 的氧化力在鹼性溶液中比酸性溶液中強 (H O 方可當還原劑, 其還原力隨溶液的 ph 值增大而增強 二. 多重選擇題 1 ( A A 下列哪些化合物, 在氧化還原反應中, 可當作還原劑使用? ( AADA (ANaHSO (BHNO (H O (DKMnO (FeSO 實驗室中用鹽酸與二氧化錳混合加熱, 以製備氯時, 則二氧化錳 (A 為氧化劑 (B 為還原劑 ( 為催化劑 (D 被還原為 Mn ( 為安定劑 ( B A 下列有關 l 6OH lo 5l H O 反應的敘述, 何者正確? D (Al 為氧化劑,OH 為還原劑 (B 一部分 l 為氧化劑, 另一部分 l 為還原劑 ( 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 ( AB A 下列那些金屬, 可溶於氫氧化鈉水溶液中而產生氫氣? (ABe D (BAl (Mg (DZn (Fe 8- 氧化還原反應的平衡一. 單一選擇題 1 ( u(nh SO.H O uoso NONH H O 平衡後各係數化為 最簡整數比時, 生成物部分的係數和為 (A (B0 (8 (D8 ( B 乾電池中以鋅罐和碳棒分別當陰陽極, 另糊狀的氯化銨, 氯化鋅和二 氧化錳當電解質, 其中二氧化錳的另一功能是 (A 催化劑 (B 去極化
A A 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 67 劑 ( 還原劑 (D 氧化劑 86 推廣教育 ( D 下列何者用於盛硫酸銅溶液? (A 鋅筒 (B 鐵筒 ( 鋁瓶 (D 銀瓶 ( 某生做電化學實驗, 通直流電於硫酸鎳溶液, 欲於陰極電鍍析出 1.67 克的鎳 ( 原子量為 58.69, 需通電多少庫侖的電量? (A1900 (B9650 (85 (D1 81 日大 ( 自 5 ( 在酸性溶液中, 欲氧化.0 克的 FeSO, 需要 0.1 M K r O 7 水溶液若干毫升?( 原子量 :Fe=55.8,S=,O=16 (A (B666 ( (D66 (00 6 ( A 下列方程式 :ah bbr - cbro - dbr eh O 平衡時, 各項係數之關係為 (Aa=de (Bbc=d (abc=de (Dabc=de 7 ( D 下列化學方程式 :ana r O 7 bfeso ch SO dfe (SO er (SO fna SO gh O 平衡後各反應物及產物之係數應為 abcdefg (A1 5 1 1 1 5 (B1 7 1 1 1 7 ( 1 1 7 1 (D1 6 7 1 1 7 二. 多重選擇題 1 ( ABDA 一方程式之係數改變時, 下列何者不受影響? (AΔH (B ( 平衡常數 K (D 反應速率定律式 ( 平衡定律式 ( AD A 氫 氧燃料電池之反應方程式可寫為 :H (g O (g H O (l, 下列 有關氫 氧燃料電池之敘述, 何者正確? (A 燃料電池把化學能轉換 成電能的效率比傳統火力發電的能量轉換功率高 (B 每消耗 1 莫耳 氧氣, 可產生 法拉第電量 ( 放電時, 電池中之 OH 濃度漸增 (D 放電時, 氧氣在陰極反應 ( 可用高濃度 KOH 溶液作電解質 86 日大 ( 自 ( AB A 在下列化學方程式之各係數間之關係式中, 何者正確?aAubHNO D chl dh b eaul fn O gh O (Aa=d=e (Bb=g (f= ( ADA (Dc=e ( c b = f e 在下列平衡式中 :aoh bri cl dro el f I gh O, a b c d e f g 數字間有何種關係? (Ab=e (Bb=e (a
=de (Da=dg (abc=defg 物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 68 三. 填充題 1 於 5 下, 有四個半電池 AD, 其中 A 與 B 與 D 分別以裝滿 1.0MNH NO 溶液的鹽橋聯接如下圖, 各半電池的標準還原電位如下 : A:Zn (aqe Zn (s, =0.76 伏特 B:Ag (aqe Ag (s, =0.80 伏特 :u (aqe u (s, =0. 伏特 D:Ni (aqe Ni (s, =0. 伏特 (a 若將伏特計用導線聯接於 與 D 二半電池的電極所形成之電池, 理論上伏特計的讀數為 (1 伏特, 鎳片上所發生的半反應方程式為 (, 若 燒杯中銅離子的濃度由 1 M 減低為 0.1 M 時, 伏特計的讀數有何種變化? ( (b 若將伏特計用導線聯接於 A D 二半電池的鋅片與鎳片間, 且以導線聯接銀片與銅片形成一電池組, 理論上伏特計的讀數為 ( 伏特, 此時鎳片上所發生的半反應方程式為 (5, 若使電池連續作用 50 分鐘, 則伏特計的電壓隨著時間增加有何變化? (6 87 日大 ( 自 答案 :(10.57 (Ni Ni e ( 電壓下降 (0.99 (5Ni e Ni (6 逐漸下降 四. 問答題 1 以化學方程式表示下列各反應, 並平衡之 (a 以草酸水溶液去除鐵銹 (Fe O (b 丙醇在酸性水溶液中被 K r O 7 氧化 (csn(no 在酸性水溶液與 KMnO 反應 (dkmno 的酸性水溶液通常以 H SO 為酸源 若以 Hl 代替 H SO, 會產生什麼反應? 試以平衡的方程式表示之
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 69 8-5 氧化還原滴定 一. 單一選擇題 1 ( B 等濃度 (0.1 M 等體積之下列各酸性水溶液, 以 KMnO 滴定之, 何者 所耗的 KMnO 最多? (AH O (BH OH (FeSO (DSnl ( 某含鐵之試料.00 g 用鹽酸溶解並用氧化劑完全氧化成 Fel 再用水 稀釋成 00 ml 取出 50.0 ml 用 0.0 M Snl 來滴定終點時, 用去 Snl 0.0 ml, 則該試料含鐵之重量百分率為若干?( 原子量 :l=5.5,fe =56,Sn=119 (A90% (B76% (68% (D5% ( A 酒醉駕車的認定標準是根據呼氣中酒精含量之測定 下列溶液中, 何 者最適宜用來檢測酒精? (AK r O 7 之酸性溶液 (BMn(NO 之酸 性溶液 (uso 和酒石酸的鹼性溶液 (DAgNO 的氨水溶液 ( A 某雙氧水 5mL, 加入 50mL 的 0.0M KMnO 之酸液後發現過量, 再 加入 ml 0.1M 之 FeSO 溶液始達當量點, 若雙氧水密度為 1.g/cm, 則其濃度為 (A0.05M (B0.00M (.5% (D.% 解析 :H O e H 1 O, b = MnO 5e 8H Mn H O, a = 5 Fe Fe e, b = 1 5 0.0 50 = x 5 1 0.1 x = 0.05M ; H O 之分子量 = 0.05 0.05 = 5 1. y, y = 1.7% 5 ( B 以 0.010M KMnO (aq 溶液, 滴定未知濃度 50mL 的酸性 FeSO 水溶液 當滴入 KMnO (aq 0mL 後, 再滴入一滴, 紫色即不再褪去, 則原 FeSO 濃度為 (A0.05M (B0.0M (0.01M (D0.005M 二. 計算題 1 某環保檢定單位對某氣體樣品中所含 O 之濃度是依下述方法測定而得 (A 首先將.00 升之氣體樣品通過含 I O 5 之加熱管, 產生如下之反應 : 5OI O 5 5O I
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 70 (B 將所產生之 I 昇華並加入 0.0 毫升 0.01 N 之 Na S O 溶液產生下面的反應 :I S O I S O 6 ( 再加 5.0 毫升 0.00 N 之 I 溶液, 則正好將 (B 中過量之 Na S O 完全氧化 ( 各元素之原子量分別為 I=17,=1.0,O=16.0,S=.0 試問 :(a 經由 (A 中反應所產生之 I 總共為多少毫克?(b 該氣體樣品中之 O 濃度為何?( 以毫克 / 升表示 答案 :(a5. 毫克 (b7 毫克 / 升 (1 某抗酸劑的主要成分是 NaAl(OH O 試寫出此抗酸劑與鹽酸反應的方程式.00 升的 0.10 M 鹽酸能與此抗酸劑多少克反應?( 原子量 Al=7, O=16,=1,H=1,Na= ( 在溶有 8.00 克 a(ol 水溶液 00 ml 中, 充分通入二氧化碳後, 在溶液中會生成濃度多少 M 的 HlO?( 原子量 a=0,o=16,l=5.5, 試寫出此反應的方程式 答案 :(1NaAl(OH O Hl NalAll O H O ( x = 0.1 x=8.6 g 1 (a(ol O H O ao HOl 8 HOl = 1 00 =0.56 M 1000 雙氧水可以使得硫酸酸化的過錳酸鉀溶液褪色, 則 : (1 反應法平衡此氧化還原反應方程式 ( 應寫出氧化及還原兩個半反應式 及全反應方程式
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 71 ( 若欲使 0.05 M KMnO 溶液 100 ml 完全褪色, 至少須要 % 雙氧水幾克? ( 至多可以得到標準狀況下氧氣若干 ml? 答案 :(1 氧化半反應式 :H O O e H 還原半反應式 :MnO 5e 8H Mn H O 全反應方程式 :KMnO 5H O H SO MnSO 5O K SO 8H O (1. 克 (80 ml 鋅 銅均勻混合粉末置於硝酸鉛飽和溶液中使之充分反應後, 過濾金屬沈澱物, 乾燥後稱得重量為原重的 倍, 則原混合粉末中銅的重量百分率為何?( 原子量 :Zn=65.,u=6.5,Pb=07 答案 : 故鋅 銅放入硝酸鉛中, 僅 Zn 起反應置換出 Pb Zn (s Pb(NO (aq Zn(NO (aq Pb (s 設反應前 Zn 重 x 克,u 重 y 克 則 Zn 反應完全後可得 Pb:(x/65. 07 克 07 x y 依題意 65. 65. = x = y x y 76. y y 65. 原粉末中 u 佔 : 100% = y y 100%=5.8% x y 76. 5 50.0 ml 之 KMnO 溶液以硫酸酸化後加入過量之 KI 及澱粉漿少許, 再以 0.50 M Na S O 滴定產生之碘, 當藍色消失時耗用 Na S O 5 ml, 則 KMnO 濃度為若干?
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 7 答案 :0.090 M 三. 問答題 1 二鉻酸鉀(K r O 7 在酸性溶液中也可以做為氧化劑進行滴定 例如與 Fe 反應, 即得 r 及 Fe (a 以半反應式法平衡方程式 K r O 7 的氧化當量為何? (b 在此反應中,K r O 7 的氧化當量為何? (c 分別以 1M 的 KMnO 與 1M 的 K r O 7 滴定同一鐵 (II 離子時, 何者需要溶液體積較大? 答案 :(a 答案 8-1 氧化還原的定義 一. 單一選擇題 1 ( D ( D ( D ( A 5 ( B 6 ( 7 ( 8 ( 9 ( A 10 ( B 11 ( B 二. 題組題 1 D 1 B 1 B 15 B 8- 氧化數 一. 單一選擇題 1 ( D ( ( D ( B 5 ( 6 ( D
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 7 二. 多重選擇題 1 ( BD ( AB ( B ( BD 5 ( BD 8- 氧化劑與還原劑 一. 單一選擇題 1 ( ( B ( ( B 5 ( D 6 ( D 7 ( 8 ( B 9 ( 10 ( 二. 多重選擇題 1 ( A ( AD ( BD ( ABD 8- 氧化還原反應的平衡 一. 單一選擇題 1 ( ( B ( D ( 5 ( 6 ( A 7 ( D 二. 多重選擇題 1 ( BD ( AD ( ABD ( D 三. 填充題 1 (10.57 (Ni Ni e ( 電壓下降 (0.99 (5Ni e Ni (6 逐漸下降四. 問答題 1 (afe O 6H O Fe( O H O6H (b (c5sn MnO 16H 5Sn Mn 8H O (dmno 16H 10l Mn 8H O5l 8-5 氧化還原滴定 一. 單一選擇題 1 ( B ( ( A ( A 5 ( B
物質科學 _ 化學篇 ( 下 講義編者 : 陳義忠 7 二. 計算題 1 (a5. 毫克 (b7 毫克 / 升 (1NaAl(OH O Hl NalAll O H O ( x = 0.1 x=8.6 g 1 (a(ol O H O ao HOl 8 HOl = 1 00 =0.56 M 1000 (1 氧化半反應式 :H O O e H 還原半反應式 :MnO 5e 8H Mn H O 全反應方程式 :KMnO 5H O H SO MnSO 5O K SO 8H O (1. 克 (80 ml 故鋅 銅放入硝酸鉛中, 僅 Zn 起反應置換出 Pb Zn (s Pb(NO (aq Zn(NO (aq Pb (s 設反應前 Zn 重 x 克,u 重 y 克 則 Zn 反應完全後可得 Pb:(x/65. 07 克 07 x y 依題意 65. 65. = x = y x y 76. y y 65. 原粉末中 u 佔 : 100% = y y 100%=5.8% x y 76. 5 0.090 M 三. 問答題 1 (a r O 7 1H 6e r 7H O 6 Fe Fe e r O 7 1H 6Fe 6Fe r 7H O (bk r O 7 之式量為 9., 故其氧化當量為 9./6=9.06 ( 克 (ckmno 做氧化劑時, 其氧化當量為 ( 式量 /5, 而 K r O 7 則為 ( 式量 /6, 如同為 1M 濃度則各為 5 N 及 6 N, 因此 K r O 7 的消耗量比 KMnO 小