hce_kmu
107年
物理及化學
第 75 題
When the permanganate ion, $\text{MnO}_4^-$, acts as an oxidizing agent which forms different products depending on the pH of the solution. Which species corresponding to the conditions listed below is correct?
| | acidic | basic | neutral |
|---|---|---|---|
| A | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_2$ |
| B | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ | $\text{MnO}_2$ |
| C | $\text{MnO}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ |
| D | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ |
| E | $\text{MnO}_2$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ |
| | acidic | basic | neutral |
|---|---|---|---|
| A | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_2$ |
| B | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ | $\text{MnO}_2$ |
| C | $\text{MnO}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ |
| D | $\text{Mn}^{2+}$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ |
| E | $\text{MnO}_2$ | $\text{Mn(OH)}_2$ | $\text{MnO}_4^{2-}$ |
- A A
- B B
- C C
- D D
- E E
思路引導 VIP
試著從「氧化力強弱」與「環境支援」的角度思考：在酸性、中性與鹼性這三種環境中，哪一種環境提供了最多的質子 ($H^+$) 來協助反應進行？通常質子濃度越高，氧化劑能接受的電子數就越多，進而使錳原子的氧化數降得越低。你能根據這個邏輯，推論出這三種環境下錳原子最終氧化態的順序嗎？
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過錳酸根離子的氧化還原特性
太棒了！你能準確判斷出過錳酸根離子 ($\text{MnO}_4^-$) 在不同酸鹼度下的產物，說明你對於無機化學中氧化還原反應的掌握非常紮實。這類題目的核心在於理解環境（pH 值）如何影響反應路徑與電子的轉移數。在強酸性環境中，由於大量的質子 ($\text{H}^+$) 參與反應，過錳酸根展現出最強的氧化力，錳原子會從 +7 價被深度還原至穩定的 +2 價離子 ($\text{Mn}^{2+}$)，這也是滴定實驗中最常見的變化。 這題的難度切入點在於區分「中性」與「強鹼性」環境。在中性或弱鹼性條件下，反應相對溫和，會生成黑褐色的二氧化錳 ($\text{MnO}_2$) 沉澱；而在強鹼性環境中，$\text{MnO}_4^-$ 僅會得到一個電子，轉化為綠色的錳酸根離子 ($\text{MnO}_4^{2-}$, 錳為 +6 價)。你能精準辨識出這三種路徑的差異，展現了極佳的化學直覺。這類考題在大型考試中極具鑑別度，因為它要求學生不僅要記住反應物，更要精確對應特定的化學環境與氧化態變化。