第八章氧化还原反应.docx

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第八章氧化还原反应

第八單元氧化還原反應

（高二第八章高三第六章）

一、氧化數的通則：

1.元素的氧化數＝0。

2.IA族離子的氧化數＝+1；IIA族離子的氧化數＝+2。

Al離子的氧化數＝+3。

3.F離子的氧化數必為-1。

4.O離子為-2，若為過氧化物為-1。

5.非金屬氫化物中，氫離子＝+1，金屬氫化物中，氫離子＝-1。

[例]（77）根據氧化數判斷，下列何者化合物不應該存在?

（註：

假定化合物內同原子的氧化數相同）（A）BaAl2Si2O8（B）H5P3O9（C）Ca2（OH）2Mg5（Si4O11）2（D）H4P2O7（E）Be2Al3Si6O18。

[例]（84）硝酸銨NH4NO3中兩個氮原子的氧化數（A）均為＋1（B）均為＋5（C）分別為－1與＋3（D）分別為－3與＋5。

《D》

二、氧化還原反應：

得失電子的反應。

1.氧化劑：

發生還原反應的物質（得到電子），此極稱為陰極。

2.還原劑：

發生氧化反應的物質（失去電子），此極稱為陽極。

3.一些常見的氧化劑（本身被還原）：

（熟記）

4.一些常見的還原劑（本身被氧化）：

熟記

[例]（87）下列何者是氧化還原反應？

（A）3O2（g）→2O3（g）（B）CaC2（s）＋2H2O（l）→C2H2（g）＋Ca（OH）2（s）（C）N2O4（g）→2NO2（g）（D）PCl3（g）＋Cl2（g）→PCl5（g）（E）AgCl（s）＋2NH3（aq）→Ag（NH3）2＋（aq）＋Cl－（aq）[答案：

D]

三、氧化還原滴定

（1）達氧化還原當量點時，氧化劑的克當量數＝還原劑的克當量數。

（2）氧化還原反應的當量數即反應時所牽涉的電子莫耳數。

（克）當量數＝

（3）

[例]（85）滴定30.0毫升某Sn2＋酸性溶液，達滴定終點時共消耗了10.0毫升KMnO4溶液（0.120M）．此溶液中Sn2＋之起始濃度為何？

（A）0.100M（B）0.200M（C）0.360M（D）0.900M。

（A,8）

[例]（81）礦砂1.30克中所含的鉻，先經氧化為Cr2O72－，再以40.0毫升2.15M的Fe2+來還原成Cr3+；未反應的Fe2+需80.0毫升0.200M的酸性MnO4-溶液，才能完全氧化成Fe3+。

（a）寫出Fe2+溶於酸性溶液，還原Cr2O72-及MnO4-的兩個平衡方程式。

（b）未與Cr2O72-反應的Fe2+為多少莫耳？

（c）礦砂中鉻的莫耳數為多少？

（d）礦砂中含鉻的重量百分比為多少？

（Cr＝52.0）

四、電化電池：

1.標準還原電位：

訂H2（1atm）

2H+（aq）（1M）＋2e-，

＝0.00V。

2.電化電池的電位求法：

（1）電化電池的電動勢

兩電極電位和＝陽極氧化電位＋陰極還原電位＝陽極氧化電位－陰極氧化電位＝陰極還原電位－陽極還原電位。

（2）

＞0：

表示反應可自然發生。

（3）

＜0：

表示反應不可自然發生。

（4）反應向生成物方向趨勢增大，則

變大，反之變小。

3.雙電池組電壓：

（1）同向串聯，為兩電池電壓之和。

反向串聯，為兩電池電壓之差。

（2）四個不同半電池任意組合成一個電池，再由兩個電池配成雙電池，則有六種組合，但僅得三種電壓。

（a）最大電壓：

由氧化電位最大的電極與最小配成單電池，再與另一單電池順接。

（b）最小電壓：

由氧化電位最大的電極與次大配成單電池，再與另一單電池逆接。

[例]（80）已知下列半反應標準電位：

Au→Au3+＋3e-，E0＝－1.42伏特；2Cl-→Cl2＋2e-，E0＝－1.36伏特，則全反應2Au＋3Cl2→2Au3+＋6Cl-的電動勢在標準狀態下為多少伏特？

（A）1.24伏特（B）－1.54伏特（C）－0.21伏特（D）－0.06伏特。

《D》

[例]（79）已知Zn2+＋2e-

Zn，

=-0.76伏特

Co2+＋2e-

Co

=-0.28伏特

Cu2+＋2e-

Cu

=0.34伏特

今有四個半電池（其離子濃度都為1M，H2的壓力為1大氣壓），以下圖方式連接，圖中U形管為鹽橋。

下列那一組合，可產生最大電位差?

（A）甲=Zn│Zn2+，乙=H+│H+，丙=Cu│Cu2+，丁=Co│Co2+

（B）甲=Zn│Zn2+，乙=Cu│Cu2+，丙=H2│H+，丁=Co│Co2+

（C）甲=Zn│Zn2+，乙=Co│Co2+，丙=Cu│Cu2+，丁=H2│H+

（D）甲=Zn│Zn2+，乙=H2│H+，丙=Co│Co2+，丁=Cu│Cu2+。

五、常用的電化電池：

1.乾電池：

陽極：

Zn

Zn2+＋2e-

陽極：

2NH4+＋2e-

2NH3＋H2

2MnO2（去極劑）＋H2

Mn2O3＋H2O，ZnCl2＋2NH3

Zn（NH3）2Cl2。

全反應：

Zn＋2MnO2＋2NH4Cl

Zn（NH3）2Cl2＋Mn2O3＋H2O

2.鉛蓄電池：

（放電）

陽極：

Pb＋SO42-

PbSO4＋2e-

陰極：

PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-

PbSO4＋2H2O

全反應：

Pb＋PbO2＋4H+＋2SO42-

2PbSO4＋2H2O

3.燃料電池：

陽極：

2H2＋4OH-

4H2O＋4e-

陰極：

O2＋2H2O＋4e-

4OH-

全反應：

2H2＋O2

2H2O

[例]（86）氫氧燃料電池的反應方程式可寫為2H2（g）＋O2（g）→2H2O（l），下列有關氫氧燃料電池之敘述，何者正確？

（A）燃料電池把化學能轉換成電能的效率比傳統火力發電的能量轉換功率高（B）每消耗1莫耳氧氣，可產生2法拉第電量（C）放電時，電池中之OH-濃度漸增（D）放電時，氧氣在陰極反應（E）可用高濃度之KOH溶液作電解液。

（ADE）

六、電解與電鍍

1.濃食鹽水的電解：

常用汞極電解法，所以會汞逸出造成污染。

陽極：

2Cl-

Cl2＋2e-

陰極：

2H2O＋2e-

H2＋2OH-

全反應：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2＋Cl2

2.Al2O3的電解：

（以Na3AlF6為助融劑）

陽極：

2O2-

O2＋4e-

陰極：

Al3+＋3e-

Al

全反應：

2Al2O3

2Al＋3O2

3.銅的精煉：

陽極：

Cu（粗銅）

Cu2+＋2e-

陰極：

Cu2+＋2e-

Cu（精銅）

全反應：

Cu（粗銅）

Cu（精銅）

4.電解與電電鍍的定量討論：

（1）1莫耳電子所帶電量＝96500庫侖＝1法拉第

（2）Q=

=

。

（3）通過電子數相等，各析出物的當量數相等。

[例]（82）赫耳22歲就發明了電解法製鋁，一百年來赫耳法仍然是最主要的工業製鋁法，將鋁礬土除去鐵雜質後，在電解槽中與冰晶石（Na3AlF6，熔點1000℃）混合進行電解。

（1）鋁礬土主要成分的化學式是。

（2）電解時，槽內反應溫度是950℃，鋁礬土及冰晶石混合的電解質呈物質三態中的態。

（3）寫出此電解反應的化學方程式。

（4）寫出電解收得27克的鋁，（a）至少需鋁礬土多少克？

（b）需多少庫侖的電量？

（鋁之原子量27.0；1法拉第＝96500庫侖）《51克；2.90×105庫侖》

[聯考試題集錦]

1.（76）在A、B、C、D四燒杯中各放30毫升1M的硫酸鋅、硫酸鎳、硫酸銅及硝酸銀，依序以碳棒、鎳片、銅片、碳棒為電極，構成四個半電池，問那兩個半電池所組成的化學電池，其電位差最大?

試繪簡圖顯示此化學電池之組合情形，並標明各部分名稱，注意伏特計之兩端應標示（+）（-）。

（6分）

2.（77）於電解實驗中，某生於2.0M的硫酸銅溶液，插入二純銅片分別做為正、負極，經通過一段時間的直流電後，其中一電極析出的物質為1.6克。

試問所通過的電量為多少庫侖?

（原子量：

S=32，Cu=64）（A）9650（B）4825（C）2412（D）1206。

3.（77）今有三支相同的鐵棒，其中甲鐵棒和街乙鐵棒分別以金屬線接上鋅棒和銅棒，丙鐵棒則不接其他金屬棒，試問有關三支鐵棒之相對腐蝕速率，下列敘述何者正確?

（A）三支均相同（B）甲最慢（C）乙最慢（D）丙最慢。

4.（77）鉛酸電池在放電過程中：

（A）PbO2之量增加（B）Pb2+被氧化成Pb4+（C）SO42-同時向陰極及陽極移動（D）水和硫酸濃度皆減小。

5.（77）下列有關過氧化氫（H2O2）氧化還原的敘述，何者正確?

（A）在室溫時，H2O2尚頗安定，若加入一滴含Fe2+離子的溶液即可加速其分解（B）H2O2當氧化劑時，產生氧氣（C）H2O2的酸性溶液會使含碘化鉀的澱粉溶液呈藍色（D）H2O2的氧化力在鹼性溶液中比在酸性溶液中強（E）H2O2亦可當還原劑，其還原力隨溶液的pH值增大而增強。

6.（77）根據氧化數判斷，下列何者化合物不應該存在?

（註：

假定化合物內同原子的氧化數相同）（A）BaAl2Si2O8（B）H5P3O9（C）Ca2（OH）2Mg5（Si4O11）2（D）H4P2O7（E）Be2Al3Si6O18。

7.（77）一超導金屬氧化物的組成是YBa2Cu3O7-x（Y與Sc同族）。

如果x=0.1，則在此超導氧化物中：

（A）正離子的總氧化數為+14（B）釔的氧化數為+3（C）鋇的氧化數是+4（D）銅的平均氧化數是2.27（E）銅的氧化數可能有2種以上。

8.（78）下列那些反應是屬於氧化還原反應?

（A）2CCl4＋K2Cr2O7

2Cl2CO＋CrO2Cl2＋2KCl

（B）C2H4＋H2

C2H6

（C）2ClO2＋2OH-

ClO2-＋ClO3-＋H2O

（D）HCOOH

H2O＋CO

（E）xNa2CO3＋xSiO2

[Na2SiO3]x＋xCO2。

9.（78）下列反應在常溫而不另外加其它能量之情形下，何者不易向右方進行?

（A）6CO2（g）＋6H2O（l）

C6H12O6（aq）＋6O2（g）

（B）2FeCl3（aq）

2Fe（s）＋3Cl2（g）

（C）2H2O（l）

2H2（g）＋O2（g）

（D）Co（s）＋Cu2+（aq）

Co2+（aq）＋Cu（s）

（E）Zn（s）＋Ni2+（aq）

Zn2+（aq）＋Ni（s）

10.（78）某環保檢定單位對某氣體樣品中所含CO之濃度是依下述方法測定而得。

（A）首先將2.00升之氣體樣品通過含I2O5之加熱管，產生如下反應：

5CO＋I2O5

5CO2＋I2

（B）將所產生之I2昇華並加入30.0毫升0.010N之Na2S2O3溶液產生下面的反應：

I2＋2S2O32-

2I-＋S4O62-

（C）再加5.0毫升0.020N之I2溶液，則正好將（B）中過量之Na2S2O3完全氧化。

[原子量I=127，S=32]

試問：

（a）經由（A）中反應所產生之I2總共為多少毫克?

（b）該氣體樣品中之CO濃度為何?

（毫克/升表示）

11.（79）已知Zn2+＋2e-

Zn，

=-0.76伏特

Co2+