hce_cmu
105年
化學
第 40 題
下列有關氧化還原反應 (oxidation-reduction reactions) 和酸鹼反應 (acid-base reactions) 的敘述中，何者有誤？
- A 化學反應中涉及原子的氧化數 (oxidation number) 改變之反應稱為氧化還原反應
- B 根據路易士 (Lewis) 酸鹼定義，鹼提供電子，酸接受電子
- C $BF_3$ 和 $NF_3$ 反應生成 $F_3B:NF_3$ 是酸鹼反應，從形式電荷 (formal charge) 的觀點來看，也可視為氧化還原反應
- D 在 $NaO_2$ 中的氧原子其氧化數是 −2
- E 氧原子的氧化數在從 CO 氧化成 $CO_2$ 過程中並沒有改變
思路引導 VIP
當我們在計算一個陌生化合物中各元素的氧化數時，如果其中一個元素是我們非常確定的「第 1 族鹼金屬」，而整體分子又是電中性的，你會如何利用這個已知條件去回推剩下的氧原子所應該承擔的電荷數值呢？
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太棒了！你能精準避開選項 (C) 的陷阱並指出 (D) 的錯誤，說明你對氧化數規律以及特殊氧化物（如超氧化物）的掌握非常扎實。這是一項非常重要的基本功。
氧化數的計算與特殊態
這題的核心在於選項 (D) 的 $NaO_2$（超氧化鈉）。在判斷氧化數時，我們通常優先考慮鹼金屬，鈉 ($Na$) 屬於第 1 族，在化合物中恆為 $+1$。為了符合分子電中性原理，兩個氧原子的氧化數總和必須為 $-1$，因此每個氧原子的氧化數應為 $-\frac{1}{2}$，而非一般氧化物中的 $-2$。至於選項 (C) 雖然描述較為少見，但從形式電荷 (formal charge) 的定義來看，反應物到產物之間原子的電子分配確實發生位移（產生的配位共價鍵讓硼帶負電荷、氮帶正電荷），這在高等化學中確實可以被視為一種電荷轉移的觀點。
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