分科測驗
115年
化學
第 17 題
📖 題組：
在空氣中，$\text{pH}$ 值介於 $7$ 到 $8$ 的二價鐵離子水溶液，會逐漸氧化為三價鐵化合物，其反應如式 4：\n$\text{Fe}^{2+} + \text{O}_2 + \text{反應物甲} + \text{反應物乙} \rightarrow \text{產物}$ （式 4）\n式 4 生成單一固體產物。此物質不溶於水，不利於生物體吸收，導致鐵失去生物可利用性。小明欲了解 $\text{pH}$ 值對 $\text{Fe}^{2+}$氧化反應的影響，使用不同 $\text{pH}$ 值的緩衝溶液，製備 $40\text{ \mu M}$（即 $4\times10^{-5}\text{M}$）的 $\text{Fe}^{2+}$水溶液，置於空氣中，再利用分光光度計測量 $\text{Fe}^{2+}$濃度隨時間的變化，結果如圖 6 所示。\n
在空氣中，$\text{pH}$ 值介於 $7$ 到 $8$ 的二價鐵離子水溶液，會逐漸氧化為三價鐵化合物，其反應如式 4：\n$\text{Fe}^{2+} + \text{O}_2 + \text{反應物甲} + \text{反應物乙} \rightarrow \text{產物}$ （式 4）\n式 4 生成單一固體產物。此物質不溶於水，不利於生物體吸收，導致鐵失去生物可利用性。小明欲了解 $\text{pH}$ 值對 $\text{Fe}^{2+}$氧化反應的影響，使用不同 $\text{pH}$ 值的緩衝溶液，製備 $40\text{ \mu M}$（即 $4\times10^{-5}\text{M}$）的 $\text{Fe}^{2+}$水溶液，置於空氣中，再利用分光光度計測量 $\text{Fe}^{2+}$濃度隨時間的變化，結果如圖 6 所示。\n
關於小明的實驗，以下敘述哪些正確？
- A 此反應在 $\text{pH}$ 值為 $7.45$ 時反應速率不隨時間而改變
- B 鹼性環境有助於鐵離子氧化反應的進行
- C 反應物甲可能是 $\text{H}^+$
- D 過濾收集此反應的產物，然後加熱，會生成三氧化二鐵
- E 式 4 的最簡整數係數平衡完整反應式中，產物的係數為 $4$
思路引導 VIP
觀察圖 6 中不同 pH 值下曲線的下降速度，這代表環境的酸鹼性如何影響反應速率？再想想看，二價鐵在弱鹼性水中被氧氣氧化後，會沉澱生成哪種常見的單一三價鐵化合物？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，完全答對！這題結合了反應速率圖表判讀與無機氧化還原反應式推導，是一道極具分科測驗水準的鑑別題。
實驗圖表與化學反應推導
從圖 6 可觀察到，隨著 $\text{pH}$ 值增加，$\text{Fe}^{2+}$ 濃度隨時間下降的斜率愈陡，顯示鹼性環境有助於氧化反應，且反應速率隨時間逐漸減慢（切線斜率變緩），因此 (A) 錯誤、(B) 正確。
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