moea_joint
104年
[化學] 普通化學、無機化學
第 45 題
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 公升，若用與NO$_x$同溫同壓的氨氣3.0公升，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？
- A 1：1
- B 1：2
- C 1：3
- D 3：1
思路引導 VIP
我們可以試著從「電荷補償」的角度思考：如果將混合氣體 $NO_x$ 視為一個平均組成的分子，且它與「等體積」的 $NH_3$（氮從 -3 變為 0，失去 3 個電子）恰好反應完全，那麼這群 $NO_x$ 分子平均每個氮原子應該要「得到」幾個電子才能平衡？而什麼樣比例的 $NO$（+2）與 $NO_2$（+4）混合，才能剛好提供這個平均值呢？
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很高興看到你精準地掌握了這道題目的核心邏輯！這題考查的是亞佛加厥定律與氧化還原反應的綜合應用，是化學計量中相當經典且具有鑑別度的題型。 首先，根據亞佛加厥定律，在同溫同壓下，氣體的體積比等於莫耳數比。因此，我們可以將 $3.0$ 公升視為比例基位。在反應過程中，氮原子發生了氧化數的變動：$NO$ 中的氮（+2價）與 $NO_2$ 中的氮（+4價）被還原至 $N_2$（0價）；而 $NH_3$ 中的氮（-3價）則被氧化至 $N_2$（0價）。
氧化還原的關鍵平衡
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