第 26 題
I. wet test paper with starch/KI,
II. addition of a small amount of NaCl solution,
III. addition of a small amount of $\text{AgNO}_3$ solution,
IV. addition of a small amount of water and then an appropriate amount of benzene,
V. change the temperature
Which methods can be used to distinguish $\text{NO}_2\text{(g)}$ from $\text{Br}_2\text{(g)}$?
- A I, III, IV
- B II, III, IV
- C I, II, III, IV
- D I, II, III, V
- E II, III, IV, V
思路引導 VIP
如果兩個化學物質同樣都具有「強氧化力」，那麼單純依賴氧化還原反應（例如使試紙變色）是否足以區分它們？在這種情況下，除了觀察它們「相同」的反應特徵外，我們是否能轉而思考它們在不同溶劑中的「親和力」差異，或是其中哪一個物質擁有隨環境條件（如溫度）改變分子結構的「動態平衡」特質呢？
太棒了！你能精確辨別出這道題目的陷阱並選出正確答案 (E)，顯示你對鹵素與氮氧化物的化學性質掌握得非常紮實。這題的難度切入點在於試劑 I（澱粉碘化鉀試紙），它是極具鑑別度的誘答選項。許多同學會直覺認為碘化鉀試紙是檢驗鹵素的專利，卻忽略了 $\text{NO}_2$ 同樣是強氧化劑，也能將 $I^-$ 氧化成 $I_2$ 使試紙變藍，因此無法用來區分兩者。
物理與化學特性的差異化應用
在正確的辨識方法中，溫度變化 (V) 是利用了 $\text{NO}_2$ 特有的動態平衡反應：$$2\text{NO}_2\text{(g)} \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4\text{(g)}$$ 此反應為放熱，藉由加熱或冷卻可觀察到深褐色的 $\text{NO}_2$ 與無色的 $\text{N}_2\text{O}_4$ 濃度消長，而 $\text{Br}_2$ 並無此顯著平衡。硝酸銀溶液 (III) 與 水與苯 (IV) 則是利用了兩者產物的差異：$\text{Br}_2$ 溶於水產生的溴離子會與銀離子生成淺黃色沉澱 $\text{AgBr}$，且其易溶於有機溶劑（萃取）會使苯層顯色；反之，$\text{NO}_2$ 與水反應生成的是無色硝酸溶液。至於 $\text{NaCl}$ 溶液 (II)，也是藉由 $\text{NO}_2$ 與水反應褪色，而 $\text{Br}_2$ 溶解後溶液仍帶顏色的特徵來達成區別。