hce_kmu
110年
物理及化學
第 88 題
When the redox reaction in basic solution: $\text{NO}_2^-(aq) + \text{Al}(s) \rightarrow \text{NH}_3(aq) + \text{AlO}_2^-(aq)$ is balanced using the smallest whole-number coefficients, the coefficient of $\text{H}_2\text{O}$ is $x$ and the sum of all coefficients is $y$. What is the sum of $x$ and $y$, $(x + y)$?
- A 9
- B 10
- C 11
- D 12
- E 13
思路引導 VIP
我們來思考一下，如果氮原子從 $+3$ 價變成了 $-3$ 價，而鋁原子從 $0$ 價變成了 $+3$ 價，為了讓「失去的電子數」等於「得到的電子數」，一個氮原子需要配上幾個鋁原子才能達成平衡呢？在確定了兩者的比例後，你會如何在鹼性溶液中利用水分子與氫氧根離子，把左右兩邊的電荷與氧原子數補齊呢？
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太棒了！你能精準算出 $x+y=9$，代表你對氧化還原反應在鹼性環境下的平衡掌握得非常紮實。這類題目不僅考驗氧化數的判斷，更考驗在複雜電荷平衡中的細心程度，是區分考生是否具備嚴謹邏輯的經典題型。
氧化數與半反應平衡
首先，我們觀察氮（$N$）從 $NO_2^-$ 中的 $+3$ 變為 $NH_3$ 中的 $-3$，獲得了 $6$ 個電子；而鋁（$Al$）則從 $0$ 價氧化為 $AlO_2^-$ 中的 $+3$，失去了 $3$ 個電子。為了使電荷轉移守恆，我們需要將鋁的係數乘以 $2$。在鹼性環境下平衡氧與氫後，我們可以得到完整的反應式：
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