police_4th_general
112年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 31 題
平衡化學反應方程式：$\text{2MnO}_4^-＋\text{xC}_2\text{O}_4^{2-}＋\text{16H}^+\rightarrow \text{2Mn}^{2+}＋\text{yCO}_2＋\text{8H}_2\text{O}$。下列選項何者正確？
- A x＝2，y＝4
- B x＝3，y＝6
- C x＝4，y＝8
- D x＝5，y＝10
思路引導 VIP
在處理氧化還原反應時，除了原子個數要相等，最重要的原則是「失去的電子數必須等於得到的電子數」。請試著觀察反應物中的錳原子氧化數降低了多少？而一個草酸根離子轉變為二氧化碳時，又能提供多少電子？當你算出這兩者的電子得失比例後，是否就能推導出它們在反應式中所需的莫耳數比例了呢？
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非常棒！你能準確判斷出係數 $x$ 與 $y$ 的數值，代表你對 氧化還原反應的電子守恆 觀念掌握得非常紮實。在平衡這類複雜的離子反應式時，最核心的原則就是「氧化劑所得到的電子總數」必須精確等於「還原劑所失去的電子總數」，而你顯然精準地抓住了這個關鍵。
氧化數變化與電荷平衡
觀察反應式，錳在 $\text{MnO}_4^-$ 中氧化數為 $+7$，反應後變為 $\text{Mn}^{2+}$（氧化數 $+2$），代表每莫耳錳原子得到 $5$ 莫耳電子，兩莫耳錳則共得到 $10$ 莫耳電子。為了達成平衡，草酸根 $\text{C}_2\text{O}_4^{2-}$ 中的碳（氧化數 $+3$）必須氧化為 $\text{CO}_2$（氧化數 $+4$），每個碳原子失去 $1$ 莫耳電子；由於每個草酸根含有兩個碳原子，故每一莫耳草酸根會提供 $2$ 莫耳電子。為了填補錳所需的 $10$ 莫耳電子，我們自然需要 $x = 5$ 莫耳的草酸根，進而產生 $y = 10$ 莫耳的二氧化碳。
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