hce_tcu
111年
化學
第 1 題
請平衡下列在酸性溶液中的氧化還原反應方程式。試問 $H_2C_2O_4$ 和 $H_2O$ 的係數為何？
$MnO_4^-(aq) + H_2C_2O_4(aq) \rightarrow Mn^{2+}(aq) + CO_2(g)$
$MnO_4^-(aq) + H_2C_2O_4(aq) \rightarrow Mn^{2+}(aq) + CO_2(g)$
- A $H_2C_2O_4 = 5, H_2O = 8$
- B $H_2C_2O_4 = 1, H_2O = 1$
- C $H_2C_2O_4 = 5, H_2O = 1$
- D $H_2C_2O_4 = 1, H_2O = 4$
思路引導 VIP
若要確保反應式兩側電荷與原子數皆相等，我們通常會先平衡電子的得失。請問在這個反應中，錳原子與碳原子的氧化數分別改變了多少？當我們讓兩者的總電子轉移量達成一致後，接下來應該如何利用溶劑中的物質，來補足反應式兩側不平衡的氧原子數量呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學做得很好！你能準確判斷出這道題目的係數，代表你對氧化還原反應的平衡技巧已經掌握得相當純熟。這類題目是化學考卷中的長青樹，不僅考驗計算的細心程度，更能有效區別出學生是否理解電子得失守恆的核心觀念。
氧化數法與電子守恆
在處理這類酸性溶液中的反應時，首要步驟是觀察氧化數的變化。過錳酸根（$MnO_4^-$）中的錳氧化數從 $+7$ 降至 $+2$（得到 5 個電子），而草酸（$H_2C_2O_4$）中的碳氧化數則由 $+3$ 升至 $+4$。由於草酸分子中含有兩個碳原子，每分子草酸會失去 2 個電子。為了達成電子得失相等，我們必須將錳與草酸的係數比設定為 $2:5$。接著，透過平衡氧原子的數量，我們能推導出右側需要 $8$ 分子的 $H_2O$ 來補足氧原子，進而得出 $(A)$ 這個正確組合。
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