地特三等申論題
108年
[環境檢驗] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
考慮以下氧化還原對 PuO2 2+/PuO2+、PuO2+/Pu4+、Pu4+/Pu3+及 PuO2 2+/Pu3+之標準還原電位，分別為 E° PuO2 2+/PuO2+ = 0.966 V、E° PuO2+/Pu4+ =？、E° Pu4+/Pu3+ = 1.006 V、E° PuO2 2+/Pu3+ = 1.021 V：
考慮以下氧化還原對 PuO2 2+/PuO2+、PuO2+/Pu4+、Pu4+/Pu3+及 PuO2 2+/Pu3+之標準還原電位，分別為 E° PuO2 2+/PuO2+ = 0.966 V、E° PuO2+/Pu4+ =？、E° Pu4+/Pu3+ = 1.006 V、E° PuO2 2+/Pu3+ = 1.021 V：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請寫出 PuO2+/Pu4+之半反應式，並算出其標準還原電位。（10 分）
思路引導 VIP
本題考查氧化還原半反應式的平衡與 Latimer diagram 的計算原理。看到此題應立刻想到「半反應的平衡規則（加酸加水平衡氧與氫）」，並謹記「還原電位 (E°) 本身不具加成性，必須轉換為狀態函數標準吉布斯自由能 (ΔG° = -nFE°)」才能進行代數相加計算。
小題 (二)
在含相同莫耳數 PuO2 2+及 PuO2+水溶液中，考慮在氧氣分壓 PO2 = 0.20 bar 時，分別在 pH = 2.0 及 pH = 7.0 情況下，何者會釋放氧氣（E° O2/H2O = 1.229 V）。（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想到利用「奈恩斯特方程式 (Nernst equation)」計算不同 pH 值與分壓下氧氣還原半反應的實際電位。再與鈽離子對的實際還原電位進行比較，若鈽對的電位高於氧對電位，表示鈽離子可將水氧化並釋放氧氣（全反應電位大於零）。