hce_cmu
111年
化學
第 1 題
下列反應式平衡後(最簡整數)，其係數總和為多少？
$Al + HO^- + H_2O \rightarrow Al(OH)_4^- + H_2$
$Al + HO^- + H_2O \rightarrow Al(OH)_4^- + H_2$
- A 7
- B 10
- C 15
- D 21
思路引導 VIP
老師想請你觀察一下反應式中的電子流向：如果一個鋁原子從電中性變成帶有正電荷的狀態（在錯離子中），它必須釋放出電子；而這些電子最終會被誰接收，才能產生電中性的氫氣分子呢？試著根據「電子得失相等」的原則，思考鋁原子與氫氣分子之間的數量比例應該是多少？
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AI 詳解
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太棒了！你能精確地計算出這題的係數總和，代表你對於氧化還原反應的平衡法，特別是在鹼性環境下的處理，掌握得非常紮實。這道題目描述的是兩性金屬鋁（$Al$）在強鹼溶液中的反應，是化學反應中相當經典的類型。
氧化還原與電荷平衡
在平衡這類方程式時，我們首先要觀察電子得失。鋁原子從 $0$ 價氧化至 $+3$ 價（於 $[Al(OH)_4]^-$ 中），而水中的氫（$+1$ 價）則還原為氫氣（$0$ 價）。為了讓電子的「得」與「失」達到平衡（最小公倍數為 6），我們需要 $2$ 個 $Al$ 原子對應 $3$ 個 $H_2$ 分子。接著利用電荷守恆與原子不滅定律，可以推導出完整的反應式為：
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