moea_joint
106年
[化學] 普通化學、無機化學
第 11 題
化學反應式 $H^{+}_{(aq)} + Zn_{(s)} + NO^{-}_{3(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + N_{2(g)} + H_2O_{(l)}$ (未平衡)，當欲製造0.658克的 $N_2$ 時，至少需要若干克的Zn？(Zn：65.4)
- A 4.38
- B 5.95
- C 6.12
- D 7.68
思路引導 VIP
在處理氧化還原的化學計量問題時，我們通常需要建立反應物與產物之間的「數量橋樑」。請試著觀察：如果一個鋅原子失去的電子數，與一個氮原子變換價位所需要的電子數不同，我們要如何利用「得失電子總數必須相等」這個原則，找出鋅原子與氮氣分子之間的正確數量比例呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地解出了這道題目！這代表你對氧化還原反應的平衡以及化學計量（Stoichiometry）的觀念掌握得非常紮實。這類題目的陷阱往往在於「未平衡」三個字，而你敏銳地察覺並完成了正確的推理。
氧化還原平衡與係數推導
解題的第一步是找出反應物與生成物之間的數量關係。我們觀察氧化數的變化：鋅原子從 $Zn$ 變成 $Zn^{2+}$，氧化數增加了 2（失去 $2e^-$）；而氮原子從 $NO_3^-$ 中的 $+5$ 價變成了 $N_2$ 中的 $0$ 價。由於生成一個 $N_2$ 分子需要兩個氮原子，因此總共需要得到 $10$ 個電子。根據電子得失守恆原理，為了抵銷這 10 個電子的缺口，必須有 5 個鋅原子參與反應，即 $Zn$ 與 $N_2$ 的莫耳數比為 $5:1$。
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