氧化數與氧化還原反應：練習題

下列哪項有關化合物中硫（\(S\)）元素的氧化數陳述是不正確的？

將 1.0 \(\text{mol}\) 銅 (\( \text{Cu} \)) 金屬樣本加入足量的中等濃度硝酸 (\( \text{HNO}_3 \)) 溶液中，使其完全反應。反應中銅被氧化成 \( \text{Cu}^{2+}\) 離子，而硝酸被還原。所產生的氣體是二氧化氮 (\( \text{NO}_2 \)) 和一氧化氮 (\( \text{NO} \)) 的混合物。

如果所生成的 \( \text{NO}_2 \) 和 \( \text{NO} \) 氣體的莫耳比為 \( 2:1 \)，請問反應中總共消耗了多少莫耳的硝酸？

（假設所有硝酸均參與氧化還原反應或作為鹽的生成物。）

在酸性介質中，重鉻酸根離子 (\(Cr_2O_7^{2-}\)) 可將亞鐵離子 (\(Fe^{2+}\)) 氧化。若兩者恰好完全反應，且使用 \(0.10 \text{ mol dm}^{-3}\) 的 \(K_2Cr_2O_7\) 溶液與 \(0.60 \text{ mol dm}^{-3}\) 的 \(FeSO_4\) 溶液，反應時兩者的體積比 (\(V_{Cr_2O_7^{2-}} : V_{Fe^{2+}}\)) 是多少？

將溴 (\(\text{Br}_2\)) 加入熱而濃的氫氧化鉀 (\(\text{KOH}\)) 水溶液中，溴會發生歧化反應，生成溴離子 (\(\text{Br}^-\,\)) 和溴酸根離子 (\(\text{BrO}_3^-\,\))。

若使用最小整數係數配平此反應的總離子方程式，請問每消耗 \(1.0 \text{ mol}\) 的溴 (\(\text{Br}_2\))，在反應中轉移的總電子數的莫耳數最接近下列哪個數值？

下列哪種含氮物質中，氮原子的氧化數為 \(+3\)？

分析金屬鎂在純氮氣中加熱反應生成氮化鎂 (\(Mg_3N_2\)) 的過程。請利用氧化數的變化，解釋為何這是一個氧化還原反應。

過氯酸 (\(HClO_4\)) 與亞硫代硫酸鈉 (\(Na_2S_2O_3\)) 發生反應。根據氧化數概念，當硫代硫酸根離子 (\(S_2O_3^{2-}\)) 中所有硫原子均被氧化成最高氧化態時，試寫出該最高氧化態的數值，並解釋在過氯酸分子中，氯原子為何不能進一步被氧化。

在酸性介質中，計算過碘酸根離子 (\(IO_4^-\)) 中碘元素的氧化數，並寫出它被還原成碘離子 (\(I^-\)) 的平衡半反應式。

在工業生產中，鐵粉可以在氯氣中燃燒，生成氯化鐵(III)。

$$2\text{Fe(s)} + 3\text{Cl}_2\text{(g)} \to 2\text{FeCl}_3\text{(s)}$$

a) 計算$$ \text{Fe} $$、$$ \text{Cl}_2 $$ 和 $$ \text{FeCl}_3 $$ 中所有元素的氧化數。
b) 根據氧化數的變化，識別此反應中的氧化劑和還原劑。

在酸性條件下，鎂 ($$ \text{Mg(s)} $$) 與稀硝酸 ($$ \text{HNO}_3\text{(aq)} $$) 反應，生成鎂離子 ($$ \text{Mg}^{2+}\text{(aq)} $$)、一氧化二氮 ($$ \text{N}_2\text{O(g)} $$) 和水 ($$ \text{H}_2\text{O(l)} $$)。

a) 計算反應物 $$\text{Mg}$$ 和 $$\text{HNO}_3$$ 中氮的氧化數，以及生成物 $$\text{Mg}^{2+}$$ 和 $$\text{N}_2\text{O}$$ 中氮的氧化數。

b) 寫出鎂的氧化半反應式和硝酸根離子還原成一氧化二氮的半反應式。

c) 結合上述半反應式，寫出此反應的平衡總離子方程式。