chem06c

三草酸鐵錯離子 【單元六：氧化還原】 1. (A) 【詳解】 陽離子交換膜的電解裝置是允許鈉陽離子透過， 防止陰極的 NaOH 與陽極的 Cl2起下列的作用。

2NaOH + Cl2→ NaClO + NaCl + H2O 2. (A) 【詳解】 5Sn2+ + 2MnO4−+ 16H+→ 5Sn4+ + 2Mn2+ + 8H2O 氧化還原計量，等當量數作用 NRVR = NOVO (xM × 2) × 30 = (0.12 M × 5) × 10 xM = 0.10 M Sn2(aq+) 3. (C) 【詳解】0.1 × 5X = 0.1 × 6Y 故 X：Y = 6：5 4. (C)

【詳解】HCl 與 H2C2O4會被 KMnO4氧化，HNO3會將 sample 氧化。只有稀硫酸不影響實驗。

5. (A)(D)(E) 【詳解】 (B)每消耗 1 mol O2，可產生 4 法拉第電量。 (C)放電時，電池中之[OH−]↓(產物為 H2O(l)，逐漸稀釋；若產物為 H2O(g)，則[OH−]不變)。 6. (D) 【詳解】H2C2O4可除去鐵鏽，其反應為：Fe2O3 + 6H2C2O4 → 2[Fe(C O ) ] + 3H2 4 3 3- 2O + 6H + 7. (D) 【詳解】只有(D)項氧化數發生變化。 8. (1) 0.57 (2) Ni(s)→ Ni2+ +2e− (3)下降 (4) 0.99 (5) Ni2(aq+)+ 2e −_{→ Ni} (s) (6)下降 【詳解】 (1) 0.23 + 0.34 = 0.57 V (2) Ni(s) → Ni2(aq+)+ 2e − (3) Ni + Cu2+ _{→ Cu + Ni}2+ [Cu2+] 由 1 M 減為 0.1 M，則反應左移，電壓下降。

(4) Zn∣Zn2+∥Ag+∣Ag 電池 ΔE° = 1.56 V，

Ni∣Ni2+∥Cu2+∣Cu 電池 ΔE° = 0.57 V，

上列 2 個電池反向連結時，ΔE° = 1.56 − 0.57 = 0.99 V

(5) Ni2+ + 2e−→ Ni

(6) Zn + 2Ag+ _{→ 2Ag + Zn}2+_{，通電時間愈久，則 [Ag}+

] 減小，[Zn2+] 增加，電池電壓下降。

9. (C) 【詳解】

　2Na → 2Na+ +2e− E° = 2.71 V

+ 2H2O + 2e − → 2OH− + H2 E° = − 0.83 V 　2Na + 2H2O → 2Na + _+2OH− _{+ H} 2　ΔE° = 1.88 V

10. (A)(B)(C) 【詳解】 (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−→ H2O 11. (A) 【詳解】 → 06 C H12O6 碳氧化數減少，被還原。 12. (A) 【詳解】 W I t E 96500 × =  15.6 10 (96.5 60) 52 / a 96500 × × =  a = 2 13. (C)(D) 【詳解】

(A) MnO4−微鹼中產物為 MnO2，強鹼中產物為 MnO42−

(C) Cr2O27− + 2OH − _{→ 2CrO}2− 4 + H2O，Cr2O − 2 7 在酸中安定。

(D) Fe2+ + Fe(CN)3₆− → Fe3+ + Fe(CN)4₆− → Fe4[Fe(CN)6]3(s) 14. (1) 4Ag + 2H2S + O2(g)→ 2Ag2S + 2H2O (2) 0.124 克 (3) Ag2S，10−3 (4) − 0.69 V 【詳解】 (2)∵ H2S 為限量試劑，且 H2S = 34，Ag2S = 248 ∴ _AgS 2 n = _HS 2 n = 34 0170 . 0 _{= 5 × 10}−4_（mol） ∴ _AgS 2 W = 5 × 10−4 × 248 = 0.124（g） (3)Ag S 12 + → 2 0 Ag ，氧化數減少，故 Ag2S 為氧化劑。 其當量數 = 莫耳數 × 2 = 5 × 10−4 × 2 = 10−3 (4) Ag2S(s) + 2e−→ 2Ag(s) + S2(aq−)

Al(OH)3(s) + 3e−→ Al(s) + 3OH−(aq) ΔE° = − 2.31 V

3Ag2S(s) + 2Al(s) + 6OH−(aq) → 6Ag(s) + 3S − 2 ) aq ( + 2Al(OH)3(s) ΔE° = 1.62 V ΔE° = 1.62 = (2.31) + x ∴ x = − 0.69（V） 15. (1) 2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq) (2) Cl2，（∵ 2Cl−→ Cl2 + 2e−）呈酸性（同(3)） (3) Cl2(g) + H2O(l) HOCl(aq) + H+(aq)+ Cl − ) aq (

16. (C) 【詳解】

甲、2HNO3(aq) ＋ H2S(g) → S(s) ＋ 2NO2(g)＋ 2H2O(l)

+5 +4  氧化數改變 1

乙、2HNO3(aq) ＋ 3H2S(g) → 3S(s)＋ 2NO(g)＋ 4H2O(l)

+5 +2  氧化數改變 3

丙、2HNO3(aq) ＋ 4H2S(g) → 4S(s)＋ NH4NO3(aq) ＋ 3H2O(l)

+5 −3  氧化數改變 8 丁、2HNO3(aq) ＋ 5H2S(g) → 5S(s)＋ N2(g) ＋ 6H2O(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 17. (A) 【詳解】 同溫同壓時，氣體莫耳數比等於體積比。設 NO 莫耳數為 x，則 NO2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 2 2 0 NO N + → 還原反應，氧化數改變 −2 _{2 2} 4 0 NO N + → 還原反應，氧化數改變 −4 _{3 2} -3 0 NH →N 氧化反應，氧化數改變 +3 NO 的 Es + NO2的 Es ＝ NH3的 Es ( Es = n × a ) x × 2 + (3−x) × 4 ＝ 3 × 3  x = 1.5(mol)  莫耳數比 NO：NO2 = 1.5：(3−1.5) = 1：1 18. (D) 【詳解】 (1)判斷反應是否進行，不是只考慮反應熱與電位差，尚須考慮活化能的高低 (2)由還原電位表，氧化能力 O2與 H2O2 大於 ClO−（漂白水），故(A)不選

(3)由 H2O2(l)＋2H+ (aq)＋2e−→ 2H2O(l) E° = 1.77 V 知，雙氧水在酸中氧化力比在鹼中強，

故(B)不選 (4)空氣中，氧的含量約 21％，含量相當多，故(C)不選。 (5)漂白水對人體及皮膚有刺激作用，故(E)不選。 (6)利用排除法，剩下(D)，故選(D)。 (7)本題選答，有點心虛，因由題目或其他線索，均無法判斷雙氧水和氧氣因活化能過高， 亦即(D)選項不是一個好選項。 19. (C) 【詳解】 (1)E＝hν＝h×C λ ＝6.626×10 −34_× 8 9 3 10 400 10 × × － ＝4.97×10 −19 (J) 19 19 4.97 10 1.602 10 × × － － ＝3.1(eV) 1eV＝1.602×10−19 (J) （參考資料中缺少 1eV＝1.602×10−19J） (2)OH 為強氧化劑非還原劑 (3)奈米為長度單位，1 奈米＝10−9m (4)‧OH 自由基中的氧只有 7 個電子 (5)氫氧根為 OH−，氫氧自由基為‧OH，題目敘述為氫氧根自由基，應無此說法。

20. (E) 【詳解】 (1)AgCl 照光時，產生高活性的氯原子與銀原子，前者還原電位為 3.8V， 亞銅離子還原電位為 0.52V，因此產下列反應 Cl(AgCl) + Cu+ _{→ Cl}− _{+ Cu}2+ (2)可以預測 Ag 為陰極，AgCl 會被還原 (3)電子由 B→A，故(E)為錯誤 (4)Cu+被氧化成 Cu2+，電池內會產生 Cu2+離子。 (5)題目已暗示此電池受光照射時，氯化銀會立即轉變成銀原子與氯原子， 而氯原子會暫時吸附在氯化銀上（簡記為 Cl(AgCl)），即考慮 Cl 與 Cu+間的反應 21. (D) 【詳解】 (1)由前題分析，電池照光，氯化銀與氯化亞銅會產生下列反應： AgCl＋Cu+Cu2+＋Ag＋Cl− (2)電池受光照射時，氯化銀大部分會立即轉變成銀原子與氯原子，故呈現黑褐色 (3)但除去光，平衡左移，Ag 減少，AgCl（透明）粒子增加，鏡片會變透明 (4)AgCl→Ag+_＋Cl− 無法消減 Ag 粒子

(5)Ag＋Cu+→Ag+＋Cu ∆E0=−0.94V，無法發生反應

(6)Cl＋Cu+→Cl−＋Cu2+不照光，Cl 不會產生

(7)AgCl＋2Cu+→Ag+＋Cl−＋Cu2+＋Cu 無法消減 Ag 粒子

22. (C)(D) 【詳解】

草酸鐵(FeC2O4‧2H2O)放入試管，用酒精燈加熱，首先分解產生 FeC2O4(s) + 2H2O(g)，

FeC2O4會再分解產生 Fe(s) + 2CO2(g)，因此從試管口逸出的氣體為 CO2、H2O 23. (A)(B)(D)(E) 【詳解】 Fe 的氧化數有+2、+3 二種。鐵沒有過氧化物，不可能為過氧化亞鐵 FeO2，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)Fe2O3、(E)Fe3O4 24. (A) 【詳解】 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！) 25. (B)(E) 【詳解】 (1)本題組雖宣稱與「反應速率」或「秒錶反應」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− ＋ SO42− ＋ 3H+ 溶液呈無色 乙：3I2 ＋ 6OH− → 5I− ＋ IO3− ＋ 3H2O 溶液呈無色 丙：2I− ＋ H2O2 ＋ 2H+ → I2 ＋ 2H2O 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− ＋ IO3−＋6H+ → 3I2 ＋ 3H2O 溶液呈黃褐色 (2)雙氧水在酸中當氧化劑：H2O2+2H++2e−→H2O 在鹼中當還原劑：H2O2→O2+2H++2e−

26. (B)(E) 【詳解】

碘酒的水溶液加入亞硫酸氫鈉溶液後，反應如下： I2＋HSO3−＋H2O→2I−＋SO42−＋3H+

故溶液中含有 I−、SO42−。 27. (B)(C) 【詳解】 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 3I2＋6OH−→ 5I−＋IO3−＋3H2O 故溶液中含有 (B)I− (C)IO3− 28. (B) 【詳解】 此題為基本題型，測驗是否能判斷電解質在電解時，陰陽極的個別產物。 2 2 3 2H O O 4H 4e Au 3e Au  →   →  陽極氧化 陰極還原 ＋ － ＋ － ： ＋ ＋ ： ＋ 29. (D) 【詳解】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。 30. (A)(E) 【詳解】 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。 I2在鹼性的環境中，會自身氧化還原成 IO3−及 I−；相反地 IO3−及 I−在酸性的環境中，能產生 I2。 即 I2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。 31. (A) 【詳解】 首先，硫酸銅與碘化鉀可能發生知反應為： (1)Cu2+＋2I−→Cu＋I2 或

(2)2Cu2+＋2I−→2Cu+＋I2

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)I2＋I−→I3−（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 I2反應的表現

(E)所產生的 I2為非極性分子，不易溶於水中，易與 I−形成 I3− (I2＋I−→I3−)，

呈黃褐色澄清液溶於水中達平衡，不是酸鹼中和反應。 32. (C)(D)(E) 【詳解】 (1)H2O2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） H2O2→H2O＋ 1 2O2 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。

33. (B) 【詳解】 W I t E 96500 × =  n a I t 96500 × × =  C_M V a I t 96500 × × × =  C_M I t V a × ∝ × (A)Ag+，CM ∝ 1 2 0.25 1 × × ＝ 2 0.25＝8 (B)Cu 2+_，C M ∝ 2 4 0.25 2 × × ＝ 4 0.25＝16 (C)Al3+，CM ∝ 3 6 0.50 3 × × ＝ 3 0.25＝12 (D)Pt 4+_，C M ∝ 4 6 1 4 × × ＝6 ∴原始濃度(B)最大。 34. (B)(C)(D) 【詳解】

(A) ∵Zn 的氧化電位(E°＝0.76V)＞H2的氧化電位（E°＝0V）

∴Zn 是比 H2強的還原劑 (C) ∵∆E°＝0.76＞0，為自發性反應 (D) Zn＋2H+→Zn2+＋H2 降低溶液 pH 值則[H+] ↑ ∴平衡向右移動 ∴電池之電動勢↑ (E) [H+]應改為 1.0M 35. (C)(D)(E) 【詳解】 電解 陽 陰 (A)CuSO4(aq) (B)AgNO3(aq) (C)KI(aq) (D)NaCl(aq) (E)H2SO4(aq) O2 O2 I2(I3−) Cl2 O2 Cu Ag H2 H2 H2 36. (E) 【詳解】 鍵結後常見氧化數（例子）分別有 (A)鈉：+1（NaCl） (B)氧：−2（MgO）、−1（H2O2）、−1/2（KO2） (C)氟：−1（HF） (D)銅：+1（CuCl）、+2（CuCl2）

(E)氯：−1（NaCl）、+1（HClO）、+3（HClO2）、+5（HClO3）、+7（HClO4）

37. (B)(D) 【詳解】 銅的活性大於銀，可將銀離子還原：2Ag+ + Cu → Cu2+（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

38. (B) 【詳解】 Ag+＋e−→Ag E0＝x Cu2+＋2 e−→Cu E0_＝y Zn2+＋2 e−→Zn E0_＝z 電池電位＝陰極的還原電位－陽極的還原電位 Zn－Ag 電池電位：x−z＝1.56 (1) Zn－Cu 電池電位：y−z＝1.10 (2) (1) − (2)  x−y＝0.46，當 y＝0 時，x＝0.46 39. (A)(B)(D) 【詳解】

(A) 氧化電位：Zn＞H2O＞Au，Zn(s)→ Zn2+ (aq) ＋ 2e− (B) Zn ＋ 2OH− ＋ 2 H2O → Zn(OH)42−＋ H2 (C) 不反應 (D) Zn(s)＋ 2H+ (aq)→ H2(g)＋ Zn2+ (aq) (E) 金與鋅皆可溶於王水 40. (C)(E) 【詳解】 (A) 由 CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O 及甲烷氧化方程式：CH4 + 2H2O → CO2 + 8H+ + 8e− 可知每產生 1 莫耳水需要 4.0 莫耳電子轉移 (B) 2O2(g) + 8H+(aq) + 8e− → 4H2O(l) E°＝ 1.23 V ➀(係數乘 2 電位不變) CH4(g) + 2H2O(l) → CO2(g) + 8H+ + 8e− E°＝ −0.17 V ➁(式子反寫電位變號) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O ΔE°＝ 1.23−0.17 ＝ 1.06 (V) ➀+➁ (C) 2H2 + O2 → 2H2O ΔE° = 1.23−0.0 = 1.23 (V) (D) W = −nFE = − ×8 96500 1.06 10× × −3 = −818 kJ (E) W = −nFE = − ×2 96500 1.23 10× × −3 = −237 kJ 41. (A)(B)(C)(E)或(A)(B)(C) 【詳解】 (A) 傳統火力發電效率近幾年提高甚多，但也僅約七成 (B) 氫氧燃料電池效能： 100% 83% 286 237 = × (C) 甲烷燃料電池效能： 100% 92% 890 818 = × (D) 氫氧燃料電池效能為 83%，未達 90% (E) 莫耳發電效率：甲烷 ＞ 氫氧；若為單位質量產生電能： 甲烷為 16 818 = 51.1 (kJ/g)、氫氣為 2 237 = 118.5 (kJ/g)，則氫氣優於甲烷

42. (C) 【詳解】 反應式 Cd(s)→2F Cd(OH)2(s)  氧化數改變量 a = 2 I t 96500 × ₌W _{= ×} n a E ，設需 x 小時 2 (x 60 60) 5 2 96500 112.4 × × × _{= ×  x＝1.19hr≒1.2hr} 43. (E) 【詳解】 (1) C 為 IVA 族，最高氧化數為＋4；N、P、As 屬於 VA 族，最高氧化數為＋5； S 為 VIA 族，最高氧化數為＋6。已達最高氧化數者，無法再被氧化。 (2) (A) C 的氧化數＋2；(B) N 的氧化數＋1；(C) As 的氧化數＋3； (D) P 的氧化數＋3，均未達最高，因此可再與氧氣反應。 (3) (E) S 的氧化數＋6，已達最高氧數，無法再與氧氣反應。 44. (C) 【詳解】 電解過程中，陰、陽極通過的電量相同。 陽極半反應：CH3OH + H2O → CO2 + 6e– + 6H+ × 2⇒ 2CH3OH + 2H2O → 2CO2 + 12e– + 12H+ 陰極半反應：O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O × 3⇒ 3O2 + 12H+ + 12e– → 6H2O ∴ 2 2 CO H O n : n =2 : 6 1: 3= 45. (A) 【詳解】 (A)因為必須將金屬陽離子還原成金屬原子，故需要有還原劑。 (B)塑膠物質多為絕緣材質，化學電鍍能提供絕緣材質的電鍍。 (C)(D)(E)均屬於需通電的電解電鍍方式，與題意不合。 46. (A)(D)(E) 【詳解】 由於產物中含 H2O，可推斷化合物 G 必含有 H 元素，則(B)(C)兩選項即可剔除。 再者 NO2變成 N2是為還原反應，∴需找還原劑（找氧化數可上升者） N 的氧化數–3～+5，∴NH3 (–3)可上升 O 的氧化數–2～0，∴H2O2 (–1)可上升 C 的氧化數–4～+4，∴CH3CH2OH (–1)可上升

47. (B) 【詳解】 根據原子不滅，反應式平衡如下： 2KNO3(s)＋3C(s)＋S(s) → K2S(s)＋N2 (g)＋3CO2(g) 故 X＝CO2 48. (D) 【詳解】 還原劑還原物質，本身氧化，氧化數增加；C 的氧化數由 C 中的 0 增加到 CO2中的＋4， 故 C 為還原劑。 49. (D) 【詳解】 氧化還原滴定最常使用稀 H2SO4(既是強酸又不具氧化力與還原力)提供酸性條件。 HF 為弱酸且會腐蝕玻璃，HNO3與 HClO4具氧化力，H2S2O3具還原力。 50. (B) 【詳解】 電量= I t 0.3 3 60 60 0.0336 F 96500 96500 × × × × = =  ne = 0.0336(mol)  nc = 0.0336 × 6 = 0.2(mol)  Wc = 0.2×12 = 2.4 (g)