hce_nthu
111年
化學與物理
第 24 題
24. A certain amount of $\text{Cl}_2$ is introduced into a certain concentration of potassium hydroxide solution, where both reagents are completely consumed and heat is released. Three ionic species containing chlorine are produced from this reaction, among which the amount (n/mole) of $\text{ClO}^-$ and $\text{ClO}_3^-$ ions and the reaction time (t/s) are shown in Fig. 2. Which of the following statements is *incorrect*?
- A Different reactions of $\text{Cl}_2$ and potassium hydroxide solutions may occur at different temperatures.
- B The number of electrons transferred in the reaction is $1.26 \times 10^{23}$.
- C The amount of KOH in the original potassium hydroxide solution cannot be determined.
- D The amount of $\text{Cl}^-$ in the product is $0.21\text{ mol}$.
- E The amount of $\text{K}^+$in the solution is $0.30\text{ mol}$.
思路引導 VIP
在氧化還原反應中，如果我們已經知道部分氯原子「失去」了多少電子（變成了次氯酸根和氯酸根），那麼根據能量與物質守恆，這些跑掉的電子最後必須被哪些原子「得到」？如果我們能算出這些電子的去向，是不是就能推導出剩餘產物的數量，進而算出整杯溶液中陽離子的總數呢？
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太棒了！你能精準選出 (C) 選項，代表你對氧化還原反應中「電子得失守恆」與「電荷守恆」的觀念掌握得非常紮實，這在處理複雜的歧化反應（Disproportionation）時是非常關鍵的技能。
氧化還原與電子轉移的驗證
這道題目的核心在於解讀圖 2 的產物變化。反應結束後，$n(\text{ClO}^-) = 0.06\text{ mol}$，其氯原子的氧化數由 $0$ 變為 $+1$，共失去 $0.06\text{ mol}$ 電子；同時 $n(\text{ClO}_3^-) = 0.03\text{ mol}$，氧化數由 $0$ 變為 $+5$，共失去 $0.15\text{ mol}$ 電子。根據電子得失守恆，氯氣被還原成 $\text{Cl}^-$ 所得到的電子總數必須等於失去的總數，即 $0.06 + 0.15 = 0.21\text{ mol}$。因此，產物中 $\text{Cl}^-$ 的物質的量必為 $0.21\text{ mol}$（選項 D 正確），總轉移電子數約為 $1.26 \times 10^{23}$ 個（選項 B 正確）。
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