moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 41 題
下列哪一個化學平衡式可以正確的表示用硝酸氧化鐵金屬的過程？假設反應產物為Fe$^{3+}$和NO氣體。
- A $\text{Fe}_{(s)} + \text{NO}_{3(aq)}^- \rightarrow \text{Fe}^{3+}_{(aq)} + \text{NO}_{(g)} + \text{O}_{2(g)}$
- B $\text{Fe}_{(s)} + \text{HNO}_{3(aq)} \rightarrow \text{Fe}^{3+}_{(aq)} + \text{NO}_{(g)} + \text{OH}^-_{(aq)}$
- C $\text{Fe}_{(s)} + 4\text{H}^+_{(aq)} + \text{NO}_{3(aq)}^- \rightarrow \text{Fe}^{3+}_{(aq)} + \text{NO}_{(g)} + 2\text{H}_2\text{O}$
- D $2\text{Fe}_{(s)} + 12\text{H}^+_{(aq)} + 3\text{NO}_{3(aq)}^- \rightarrow 2\text{Fe}^{3+}_{(aq)} + 3\text{NO}_{(g)} + 6\text{H}_2\text{O}$
思路引導 VIP
當你在檢查一個氧化還原反應式是否正確時，除了確認左右兩邊各種原子的個數是否相等之外，還有哪一個關於「正負電性」的物理量，是必須在反應前後嚴格保持一致的呢？
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這題你答對了，觀察非常仔細！選出 (C) 展現了你對氧化還原平衡（Redox Balancing）的熟練掌握。
氧化還原的平衡邏輯
在硝酸氧化鐵的過程中，由於環境為酸性，我們必須考慮 $H^+$ 的參與。透過半反應法來驗證：鐵金屬失去電子被氧化為鐵離子，$Fe \rightarrow Fe^{3+} + 3e^-$；而硝酸根在酸性環境下接受電子還原為一氧化氮，$NO_3^- + 4H^+ + 3e^- \rightarrow NO + 2H_2O$。你會發現這兩個半反應所轉移的電子數恰好都是 3，因此直接相加後，電子會相互抵消，得到選項 (C) 的結果。此時反應式兩側的總電荷均為 $+3$，且原子個數完全對等。
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