理化第四冊第二課 氧化還原(含試題)
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📍Grade2/B4/L4&Ch.2
📍 章節重點：
1.【焦點一、燃素說】
2.【焦點二、氧化還原反應】
3.【焦點三、物質燃燒的產物與其水溶液（實驗）】
4.【焦點四、活性與安定性】
5.【焦點五、生活中的氧化還原】
6.【焦點六之一、金屬冶煉】
7.【焦點六之二、漂白劑／消毒劑／添加劑】
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🔗第一頁文字檔部分試讀：
1. 物質與氧結合的反應（得到氧的反應），稱作氧化反應，反之，失去氧的反應，則成為還原反應。
［例1］ 鎂燃燒:鎂（Mg）+氧（O2）→氧化鎂（MgO）是一個氧化反應。
［例2］ Zn+CuO→ZnO+Cu 【Zn 鋅／Cu 銅】鋅氧化成了氧化鋅，對鋅來說是氧化反應；氧化銅還
原成了銅，對銅來說是個還原反應。
鈉 黃火 Na₂O 白色固體
鎂 白色強光 MgO 白色固體
鋅 黃綠色火焰 ZnO 黃綠固體
銅 不燃燒 CuO 黑色固體
硫 藍紫色火焰 SO₂刺鼻氣味
碳 金黃色火焰 CO₂無色味氣體
ノートテキスト
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1. 理化第四冊第二章氧化、還原、燃燒與生活應用 本筆記由 IG:_e.nyn 編製,僅供研習所用,圖片來源均為網路。筆記勘誤請聯繫 Ins 的編者!「本筆記第二頁須彩印」2026/4月份撰 【焦點一、燃素說】 西元1669,貝歇爾提出燃素說,指出物質中含有「燃素」,物質會釋放燃素而質量變小,但以木材與金 屬為例,質量變化無法給予一致解釋,因此被推翻。 2. 西元1777,拉瓦節提出「氧化還原」理論,表達燃燒室物質與空氣中的氧結合反應的過程。 1. @課後練: 〔素養]拉瓦節執行了一個著名的封閉容器實驗:他將錫塊置於密閉燒瓶中加熱,錫塊表面逐漸產生 灰色的固體(錫灰)。加熱前後,整個密閉系統的總質量保持不變;然而,一旦開啟容器,外界空氣 湧入,此時再次稱重,系統總質量明顯增加。拉瓦節發現,這項「增加的重量』恰好等於錫變成錫灰 後所多出的質量。根據此觀察,下列哪一項最可能是拉瓦節當時提出的科學主張? (A)錫在加熱過程中釋出了燃素,導致空氣進入填補空間。 (B)錫灰的產生是因為錫與空氣中的某種成分發生了結合 (C)物質加熱後重量一定會增加,因為熱能具有質量。 。 (D)容器內部的空氣在加熱後消失了,轉化為容器壁的一部分。 【焦點二、氧化還原反應】 物質與氧結合的反應(得到氧的反應),稱作氧化反應,反之,失去氧的反應,則成為還原反應。 〔例1] 鎂燃燒:鎂(Mg)+氧(Oz)→氧化鎂(MgO)是一個氧化反應。 [例2] Zn+CuO→ZnO+Cu【Zn鋅/Cu銅】鋅氧化成了氧化鋅,對鋅來說是氧化反應;氧化銅還原成 了銅,對銅來說是個還原反應。 〔補帖]廣義的氧化還原反應為物質失去電子的反應,稱為氧化;物質獲得電子的反應,稱為還原。 2. 氧化還原反應必同時發生。 3. 物質與氧氣反應後,產生含氧的物質都稱作氧化物。因此,氧化鈉、二氧化碳、水皆是氧化物。 4. 氧化反應是化學反應,包含:燃燒、生鏽、呼吸作用等。 燃燒 生鏽 其他 較劇烈的化學反應,同時產生光和熱[例]蠟燭燃燒 〔補帖1〕國小自然:燃燒三要素—1.可燃物2.助燃物3.溫度達到燃點 [補帖2]助燃物不一定是氧氣,鈉可以在氯中燃燒。 較緩慢的化學反應,只產生熱〔例〕鐵暴露在空氣中,與空氣中的氧、水緩慢反應而生鏽 如呼吸作用、酒精發酵成醋酸、光合作用,也是氧化反應。 @課後練: 二、下列何者屬於氧化還原反應? (A)當胃酸過多時,服用含有氫氧化鎂的胃藥 (B)在烹飪時同時加入酒與醋,會產生香氣 (C)在一杯水中滴入墨水不攪拌,整杯水都會變色 (D)鐵製品暴露在氧氣下,會產生紅色的鐵鏽 ·軟木塞 室溫下放 • 水面 置一星期 ? 〔素養]世界上很多國家為開發太空,紛紛推出各種火箭升空 做探測,其中液態N2O4與NzH4是火箭常使用的燃料,這二種 物質混合並於適當條件下反應(N2O4+2NzH4→3Nz+4H2O),可產生N2、H2O及大量熱能,而得 以推動火箭順利升空。上述反應中,關於N2O4與NzH4的敘述,下列何者正確? (A)N2O4與NzH4反應後產生的H2O是太空人重要的飲水來源 (B)太空中沒有氧氣,所以無法進行氧化還原反應 (C) NzH4 因得到氧而發生氧化反應 (D)N2O4只是放出氧,跟氧化還原無關 四、 [實驗]芳芳將無鏽的鋼絲絨置於兩端開口的中空玻璃管上方,以軟木塞塞緊玻璃管頂端,調節水位 使玻璃管内外水位相等,並以油性筆在等水位處做一道記號線,如右圖,則在室溫放置一星期後,應 出現何種情形? (A)鋼絲絨與氮反應而結合,使得玻璃管内水面上升 (B)鋼絲絨與管內空氣中的氧反應結合,使得玻璃管内水面上升 (C)由於玻璃管與燒杯內的水相通,故內外水位等高 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 1 -
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(D)玻璃管內因蒸散的水蒸氣之壓力,反而使內部水位低於燒杯外之水位 5. 關於氧化劑與還原劑(圖源2021/3/30科學月刊): 項目 作用 自身 以焦點二第二 失去氧是還原 例為例 還原劑 使別人氧化 氧化劑 使別人還原,氧化劑必 本身氧化 本身還原 Zn 鋅 Fe2O3 + 3CO→2Fe+3CO2 CuO 氧化銅 (抗氧化 是氧化物 劑) 獲得氧是氧化 @課後練: 五、〔壹零玖・會考]部分的肉類加工食品含有硝酸鹽(為含有NO的化合物),硝酸鹽會「反應」產生 亞硝酸鹽(為含有NO2的化合物),皆可抑制肉毒桿菌生長,但應避免過量食用這類食品。在上述 「反應」中,硝酸鹽扮演何種角色,以及進行何種反應? (A)還原劑,還原反應(B)還原劑,氧化反應(C)氧化劑,還原反應(D)氧化劑,氧化反應 六、〔北市永和〕『茶多酚』具有很好的抗氧化力,是人體自由基的清除劑,能阻斷脂質過氧化過程,提 高人體內酶的活性,從而發揮抗突變、抗癌症、抗衰老的功效。多種研究數據皆顯示,茶多酚的抗氧 性比維生素E強十幾倍,且與維生素C、E一起搭配將達到加乘效果,請問茶多酚在人體內所扮演的 角色?(A)催化劑(B)氧化劑(C)還原劑(D)酸鹼指示劑。 七、〔壹零參・會考]圖為許多食品或藥品包裝內常見的脫氧劑,此種脫氧劑的主 要成分為鐵粉,利用鐵易與氧氣反應而消耗氧氣,降低包裝內的氧氣濃度,可 以延長食品或藥品的保存期限。關於鐵粉在上述反應的敘述,下列何者正確? (A)進行還原反應,所以為還原劑(B)進行還原反應,所以為氧化劑 (C)進行氧化反應,所以為還原劑(D)進行氧化反應,所以為氧化劑 【焦點三、物質燃燒的產物與其水溶液(實驗)】 (右圖:步驟之示例,摘自基測) 1. 實驗目的:觀察元素在與氧的反應情形。 2. 實驗步驟:以刮勺取適量鎂粉(也可用鎂 帶)、鋅粉、銅粉等放置表玻璃上,觀察其外 觀。隨後將他們放在燃燒匙上,利用酒精燈加 熱,觀察燃燒情形。 3. 實驗步驟2:將燃燒的產物(其物氧化物)加 入水,形成其水溶液,測其酸鹼性。 L 步驟一 步驟二 步驟三 步驟四 酸鹼 鎂粉 t ——指示劑 置於廣口 瓶內燃燒 搖晃均勻使 產物溶於水中 觀察加入指示劑 後的溶液顏色 4. 實驗記錄:物質燃燒現象一 元素 外觀 燃燒時火焰顏色 燃燒後產物 加水後其水溶液 氧化物溶於水之酸鹼性 Tips: 若 鈉 銀白色黃 NazO 白色固體 鎂 銀白色 白色強光 MgO白色固體 鋅 銀白色 黃綠色火焰 ZnO 黃綠固體 銅 硫 紅棕色 不燃燒 黃色 CuO 黑色固體 NaOH氫氧化鈉 Mg(OH)2氫氧化鎂 Zn(OH)2氫氧化鋅 不溶於水 鹼性 不懂活性 鹼性 此名詞之 鹼性 中性 意思,可 先跳過此 藍紫色火焰 SOz刺鼻氣味 H2SO亞硫酸 酸性 紅磷暗紅色 白黃色火焰 碳 黑色 P2Os白煙 H3PO4磷酸 酸性 焦點讀焦 點四。 金黃色火焰 CO2無色味氣體 H2CO:碳酸 酸性 〔補帖1]比較鎂、鋅、銅三種金屬受熱變化後,發現鎂最容易燃燒,燃燒難易度(活性)鎂>鋅>銅。 〔補帖2]金屬與氧結合時,不一定會產生火焰。 〔補帖3〕鋅、鈦、鋁等金屬,雖活性大,但移開火源便停止燃燒。若用探針挑開表面,內部的金屬與空氣 接觸,隨即又起火燃燒。這三種金屬氧化後因能在表面形成質地緻密的氧化物,能保護內部金屬。 5. 〔補帖4]鋅燃燒後是黃綠色,但冷卻後變為灰白色。 〔補帖5〕銅不易燃燒,加熱後僅在「表面」生成一層黑色的氧化銅。 〔補帖6]氧化鋅較難溶於水,與水反應產生極少的氫氧化鋅,無法使石蕊試紙變色。 深入探究(常考鈉鎂鋅銅硫碳,磷考的不多,除磷其他背!): 壹、鈉燃燒:4Na+Oz >2NazO//氧化鈉加水:Na2O+H2O→2NaOH 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 2 -
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貳、鎂燃燒:2Mg+O2 參、鋅燃燒:2Zn+O2 >2MgO//氧化鎂加水:MgO+H2O→Mg(OH)z →2ZnO//氧化鋅加水:ZnO+H2O→Zn(OH)z 肆、銅燃燒:2Cu+O2→2CuO//氧化銅加水:不溶於水 伍、硫燃燒:S+O2→SOz//二氧化硫加水:SO2+HzO→H2SO3 陸、磷燃燒:4P+5O2>2P2O5//五氧化二磷加水:P2O5+3H2O→2H3PO4 柒、碳燃燒:C+O2→COz//二氧化碳加水:CO2+H2O→H2CO3 1. 鎂金屬因產生白光,常用作煙火的白色光亮。 6. 氧化物溶於水的酸鹼性: 壹、金屬氧化物溶於水,水溶液呈鹼性〔例〕NazO+H2O→2NaOH,氫氧化鈉就是鹼性。 貳、非金屬氧化物溶於水,水溶液呈酸性〔例〕SO2+H2O→HzSO3,亞硫酸就是酸性。 參、不溶於水的氧化物加水後,不與水作用,水仍保持中性〔例〕氧化銅(CuO)、氧化鐵(FeO)、 一氧化碳(CO)、赤鐵礦(Fe2O3)、一氧化氮(NO)、二氧化矽(SiO2)、二氧化錳(MnOz) 等。 @課後練: 八、〔廣東期末·改寫〕如右圖,此圖表示幾種物質之間的轉化關 係,「→」表一物質通過化學反應可生成另一物質,下列何者 正確? (分解反應:由一種物質反應生成兩種或以上其他物質,可用AB→ A+B表示) (A)轉化①不可能會有一氧化碳、甲烷(CH4)的參與 CO2 (1) 2 (4) X 02 → P2O5 (B)轉化②可通過呼吸作用實現(C)若轉化③是分解反應,X中一定含有氧元素(D)轉化④的現象為產生白霧 九、〔廣西中考·改寫實驗的觀察和記錄是科學探究的必需步驟。下列對實驗的描述正確的是 (A)在空氣中加熱銅粉,固體顏色逐漸變為藍色 (B)紅磷在空氣中燃燒,產生大量白煙,放出熱量 (C)硫在氧氣中燃燒,產生淡藍色火焰,生成一種無色無味的氣體 (D)鎂粉在空氣中燃燒,產生白色氧化物,溶於水後測得酸性 十、〔北市崇林]阿萍將硫粉點燃後,置入氧氣瓶中,試問硫在氧氣瓶中劇烈燃燒時,火焰呈何種顏色及 燃燒後的產物為何?(A)白色;氧化硫(B)黃色;二氧化硫(C)藍紫色,二氧化硫(D)紅色,亞硫酸C 金屬 甲 「燃燒時會發出白色強光。 反應情形 Z 較不易燃燒,遠離火源後,表面的燃燒即停止。 丙 不易燃燒,加熱前呈紅棕色,加熱後,表面變成 黑色。 〔北市板橋]小蕙想測試甲、乙、丙三種不同金屬的活 性,於是設計了實驗,分別加熱此三種金屬,其反應情 形如表。請回答下列兩題: 十一、 根據與氧反應的難易程度,判斷甲、乙、丙三 種金屬對氧的活性大小關係應為下列何者?(A)甲>乙> 丙(B)丙>乙>甲(C)乙>丙>甲(D)丙>甲>乙。A 十二、 若小蕙是利用鋅、鎂、銅三種金屬做實驗,試判斷甲、乙、丙依序最可能為下列何者?(A)銅、 鋅、鎂(B)鋅、鎂、銅(C)鎂、銅、鋅(D)鎂、鋅、銅 十三、〔彰縣埔心·改寫〕黑人家中收藏一件明末的鋁製佛像,該佛像外表至今仍十分完好,而佛像不易 鏽蝕主要原因是什麼,若鋁金屬改成下列何種金屬,也有跟鋁一樣的防銹蝕方式? (A)阿嬤常常擦拭磨亮,所以佛像不容易生鏽腐蝕;金 (B)其實鋁的內部已鏽蝕,只是外表不容易看到而已;鈉 (C)鋁對氧活性小,不易被氧化,所以才會保存完好;鋅 (D)鋁易氧化,但氧化鋁有保護內部不再鏽蝕的功能;鈦 7. 酸鹼值的測定(酸鹼指示劑): 壹、石蕊試紙:有紅色和藍色兩種,紅色石蕊試紙在酸性、中性時不變色,在鹼性溶液裡才變藍色,反 藍色石蕊試紙亦然[例]二氧化硫有將藍色石蕊試紙變成紅色的能力。 貳、酚酞指示劑:酞在酸性溶液中變為無色,在鹼性溶液中變為粉紅色。 參、廣用試紙:又稱通用指示劑、廣用指示劑、廣泛試劑,顏色變化平滑,表現酸鹼值範圍極廣,表示 溶液的酸鹼度。 石蕊試紙(摘自LIS情境教材影片) 酚酞指示劑(摘自chemicalbook) 廣用試紙(摘自黃智彬網) 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 3 -
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石蕊 中性 8. 實驗完成後,燃燒匙要先用稀鹽酸清洗,再以刮勺除去殘留物質。 9. 這次實驗為放熱反應。 @課後練: 4.0 6.0 酸性 PH值色度差別表 "S 9.0 9.5 10.0 總性 the 1.2.3.4. 十四、 下列哪個指示劑遇到二氧化硫會變粉紅色?(A)酚酞指示劑(B)氯化亞鈷試紙(C)廣用試紙(D)石蕊試紙 十五、〔素養]空空是一個喜歡研究化學的人,他打算整理維基百科的重點,並將它抄下來。老師檢查後 發現化底線處有一處出錯,可能是下列哪一個底線處? 空空的筆記欄: 「石蕊試紙」:(A)石蕊試紙是一種酸鹼指示劑,由石蕊溶液浸漬濾紙,晾乾得到。(B)有紅色石蕊 試紙和藍色石蕊試紙兩種。紅色石蕊試紙是加了少量硫酸和鹽酸使其變紅。藍色石蕊試紙則是浸泡 較稀的碳酸鈉或氫氧化鈉溶液製成。(C)鹼性溶液使紅色試紙變藍,酸性溶液使藍色試紙變紅。 「酚酞」:(D)酚酞不溶於水,常見用途是作為酸鹼指示劑。其與甲基紅、溴百里酚藍和百里酚藍一 起作為通用指示劑的成分。 【焦點四、活性與安定性】 活性:某物質與其他物質發生化學反應的難易程度,稱活性或活潑性。 安定性:物質不易與其他物質發生化學反應的難易程度。 化學上可藉由觀察各元素在空氣中燃燒的難易程度,比較元素對氧的活性大小。 活性大小影響: 甲、活性大的元素,安定性小(不安定),易與其他物質作用,容易燃燒。其氧化物活性愈小〔例]鈉 活性大、不安定,氧化鈉則活性小,較安定。 乙、鹼金屬因為活性很大,故常將鹼金屬(如鈉、鉀)儲存在礦物油中以隔絕空氣。 丙、反之,活性小的元素很安定(安定性大,不易與其他物質作用,不易燃燒。其氧化物活性很大〔 例〕氧化銅比氧化鈉活性大。 丁、金、銀、鉑(白金)活性小,以元素的形式儲存在自然界,常製成飾品或器物,能在空氣中長 期保存 5. 活性大小: 鉀(K)>鈉(Na)>鈣(Ca)>鎂(Mg)>鋁(Al)>碳(C)>鋅(Zn)>【鉻(Cr)】>鐵(Fe)>錫(Sn)>鉛(Pb)>氫(H)>銅(Cu)>汞(Hg)>銀 (Ag)>鉑(Pt)>金(Au) 〔口訣]加拿蓋美女,嘆薪貼息錢,請童工贏鉑金 〔譯文]加拿大有個蓋房子的美女,哀嘆自己薪水,還要替別人補貼利息這份錢,只好找到童工贏下鉑金。 註:鉻不常考,亦不好背,因此以【】標示出來。 →還原 6. 判斷反應: 甲、活性大元素+活性小氧化物→會反應[例]鋁+二氧 化碳→氧化鋁+碳。 活性C>Pb 乙、活性小元素+活性大氧化物→不會反應[例〕氧化鋁 C + PbO2 → Pb + CO2 氧化: +碳→不反應圖為示意圖,摘自科學的家庭教師 7. 實驗室中氧化還原的例子: 甲、把鎂帶點燃之後,放入充滿二氧化碳的集氣瓶中能繼續燃燒,因為鎂對氧的活性大於碳(如右圖) 乙、由此可知,當遇到因為鎂粉而發生的火災時,不能使用二氧化碳滅火器 下左:科學的家庭教師下中:南一出版社課本下右:康軒出版社課本 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 4 -
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發生氧化反應 2 Mg + CO2 發生還原反應 2MgO - + C 氧氣 (還原劑) (氧化劑) (白色) (黑色 把對方還原 把對方氧化 Mg >C 活性 活性 MgO<CO2 ● 知識快遞 「由對氧活性大的金屬,例如鉀、鈉、鋁、鎂等易氧化類金屬或 「禁水性物質所引起的火災,需要特種技術及使用特種金屬化學 | 乾粉撲滅。普通滅火劑不能使用,以免燃燒物與滅火惠發生化 | 學作用而增長火勢。 丙、碳粉與氧化銅反應,會產生二氧化碳與銅,因此澄清石灰水會變混濁,試管壁上也會有紅色斑點 (此紅色斑點為銅)。由此可知碳的活性大於銅。 丁、實驗結束後,應先將石灰水移開,再移開酒精燈,避免石灰水逆流導致試管破裂。 下左:南一出版社課本下中:南一出版社課本下右:康軒出版社課本 碳粉+氧化銅 課後練: 石灰水 CuO失去氧,發生還原 「碳粉+氧化銅 C+ 2CuO CO2+2Cu (碳)(氧化銅) (二氧化碳)(銅) C得到氧,發生氧化 「活性:C>Cu 反應前 加熱混合物 反應後 十六、〔彰縣埔心〕黑人家中收藏一件明末的鋁製佛像,該佛像外表至今仍十分完好,而佛像不易鏽蝕主 要原因是什麼,若鋁金屬改成下列何種金屬,也有跟鋁一樣的防銹蝕方式? (A)阿嬤常常擦拭磨亮,所以佛像不容易生鏽腐蝕;金 (B)其實鋁的內部已鏽蝕,只是外表不容易看到而已;鈉 (C)鋁對氧活性小,不易被氧化,所以才會保存完好;鋅 (D)鋁易氧化,但氧化鋁有保護內部不再鏽蝕的功能;鈦 D1 十七、〔玖柒•基測][金屬鈉在二氧化碳中可以燃燒,所以燃燒不一定只發生在空氣或純氧中。」關於 此敘述的判斷及解釋,下列何者正確? (A)敘述正確,鈉可與二氧化碳反應產生氧氣,幫助燃燒 (B)敘述正確,鈉的活性大於碳,可與二氧化碳反應生成碳粒 (C)敘述錯誤,物質燃燒需要氧氣,在二氧化碳中不會燃燒 (D)敘述錯誤,鈉和銅一樣都是金屬,無法燃燒 Mg Cu Pb 十八、〔桃市石門]靖恩在化學實驗室中將鎂、鉛、銅分別與氧化鎂、氧化 鉛、氧化銅在適當條件下進行反應,將實驗結果轉成表格,以+表示可 發生反應,以表示無法發生反應,部分結果如下,請判斷並預測表格 中甲、乙、丙、丁實驗的結果應為+還是一?(A)甲為+(B)乙為+ (C)丙為-(D)丁為+ | MgO 丁 CuO 丙 21+ 十九、〔壹零柒•會考][真金不怕火煉」在字面上的意思是指純正的黃金 不怕被火烤,這是因為黃金不易與氧發生反應。依上述對黃金性質的描 述判斷,下列哪一類元素對氧的活性與黃金對氧的活性最接近? PbO 甲 N (A)放入水中能與水反應而產生氫氣的元素(B)在自然界中,多以氧化物狀態存在的元素 (C)在自然界中,多以元素狀態存在的金屬元素(D)在煉鐵過程中,可使氧化鐵還原成鐵的元素 二十、〔壹壹貳•會考]砒霜是一種毒物,主成分為三氧化二砷(AszO3)。古代製作砒霜的技術較不成熟, 砒霜中會含有少量的不純物質——硫或硫化物,硫或硫化物接觸到銀,會使銀氧化產生黑色的硫化銀 (AgzS),這就是古裝劇中的以銀針試毒,銀針變黑即表示有毒。依據上述,下列推論何者最合理? A硫化物發生還原反應而使銀針變黑 B銀針變黑,是因為三氧化二砷被還原的結果 C砒霜的純度越高,與銀針反應變黑的結果越明 D將銀針改成活性較小的金屬如黃金,也會反應產生硫化銀 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 5 -
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1. 2.3.4. 56. 十一、 某日下起雨時,樹叢旁三個鐵桶突然竄出爆炸聲響,甚至還起火燃燒,警消接獲通報後趕 到現場,但不管水怎麼灑就是無法撲滅,反而還愈燒愈旺。」從這一段報導來判斷,鐵桶內最可能裝 有下列哪一種金屬?(A)金(B)銅(C)鈉(D)汞 【焦點五、生活中的氧化還原】 在空氣中,鐵生鏽、汽油與煤的燃燒、水果褐變、食物腐敗、植物分解後的死亡作用,人體內的新陳代 謝、衣服漂白、金屬冶(ㄧㄝˇ)煉等都是。 燃燒是一種氧化還原,以丙烷(瓦斯)來說,反應式為C3H8+5O2→3COz+4H2O。 鐵生鏽是一種氧化還原反應產生鐵鏽(三氧化二鐵),反應式為4Fe+3O2→2Fe2O3。 呼吸作用是一種氧化還原,主要在粒腺體進行,反應式為C5H12O6+6O2→6CO2+6H2O+APT(能量) 光能 葉綠體´ 光合作用是一種氧化還原,反應式為 _6CO,+12H,O = C,H,O +60,+6H,O 汽機車的觸媒轉換器也是一種氧化還原反應,它能讓有害的一氧化碳氣體(CO)和氮氧化物(NOx)轉 化成二氧化碳和氮氣(Nz)。 課後練: 二十二、 〔壹壹零・會考]柴油引擎排放的廢氣含有較 多的氮氧化物(NOx),若能加入氣氣與柴油引擎產生的氮 氧化物反應,則可減少排放廢氣造成的空氣汙染。氨氣與 氮氧化物的反應中,速率最快的反應為:NO+NOz+ 2NH3→2Nz+3H2O。已知柴油引擎排放的廢氣 中,NO所占比例約為NOz的9倍。若欲藉由上述反應 消耗大部分的氮氧化物,需使用觸媒轉化器調整反應前氮 氧化物的比例,下列何種觸媒轉化器的設計最合理? (A)將NOz氧化成NO,以提高NO的比例 汽機車的觸媒轉化器可將引擎在高溫 下生成有害的一氧化碳(CO)和氮氧化物 (NO、NO等)轉化為二氧化碳(CO) 和氮氣(N.),減少空氣汙染(圖 2-12)。 CO N₂ (B)將NOz還原成NO,以提高NO的比例 K2-12 (C)將NO氧化成NO2,以提高NOz的比例 (D)將NO還原成NO2,以提高NO2的比例 CO 汽機車的觸媒轉化器 可轉換廢氣中對人體 有害的物質 NO₂ 圖摘自南一出版社課本 〔補帖]課外補充:氮氧化物(NOx)包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和笑氣(N2O)等。一氧化 氮無色無味,易變成二氧化氮;二氧化氮有紅棕色刺激味,是酸雨的成分之一。笑氣沒有顏色卻有略甜味, 常用作於麻醉劑。 【焦點六之一、金屬冶煉】 1. 自然界中,鋅、鐵、鉛、銅等大多數金屬 都是以化合物存在於礦石中,因此需要利用 「還原劑」把他們還原出來。 2. 人們常用碳(C)來做還原劑,其原因 為: 原料:鐵礦(氧化劑) 原料:煤焦(還原劑) ·原料:灰石 甲、活性大於多數金屬 2Fe2O3+3C→4Fe+3COz 乙、價格便宜 Fe:Og+3CO→2Fe+3COz →發生還原 →發生氧化 出鐵口 (密度大) CaCO, → CaO + CO, CaO 與泥沙形成熔渣 出渣口 (密度小) 丙、取得容易 丁、火力強且無煙 3. 煉鐵:以還原法煉鐵,以碳(焦煤、煤 焦、焦炭)作為還原劑,將鐵礦還原出來。 4. 煉鐵的主要裝置:高爐(鼓風爐) 5. 煉鐵的原料: 。 甲、鐵礦:常為赤鐵礦(三氧化二鐵,FezO) 〔補帖]鐵礦不只赤鐵礦,也有磁鐵礦 (Fe3O4)、黃鐵礦(又名愚人金,FeSz)等。 乙、焦煤、煤焦:碳,作為還原劑。 丙、灰石:主要成分為碳酸鈣(CaCO3)。 理化 B4L2 筆記_e.nyn-6-
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〔補帖1〕灰石不是石灰!!(但焦煤是煤焦(?)),灰石是CaCO,石灰是氧化鈣(CaO)。 〔補帖2]大自然也有其他物體主要成分為碳酸鈣[例]大理石、貝殼、螺殼、蛋殼、珍珠、珊瑚礁等 丁、熱空氣:使焦煤燃燒成一氧化碳,並產生高溫,一氧化碳可以作為燃料與還原劑。 6. 反應過程: 甲、焦煤可以還原鐵,其反應式為:2FezO3+3C→4Fe+3COzl 乙、按照反應式可得知,10公斤的赤鐵礦可練出7公斤的鐵(鐵占赤鐵礦的70%) 丙、焦煤在空氣不足下燃燒,會產生一氧化碳和熱。一氧化碳會還原氧化鐵,形成液態鐵。其反應式: 2C+O2→2CO FezO3+3CO→2Fg+3COz 丁、灰石(碳酸鈣)受熱分解成石灰(氧化鈣),反應式: 「CaCO: #>CaO+COz」 戊、氧化鈣與鐵礦中的泥沙雜質(SiO2)結合成熔渣(偏矽酸鈣,CaSiO)液體流出,其反應式: . CaO+SiO→CaSiO3 己、熔渣可以去除雜質,密度小於鐵,可浮於鐵水面以防止鐵再被氧化,亦可作為水泥的原料。 課後練: 二十三、 [彰縣溪湖]關於高爐煉鐵過程中形成的熔渣,下列敘述何者錯誤?(A)出渣口在出鐵口下 方(B)熔渣可隔絕空氣(C)熔渣可作為水泥原料(D)熔渣含有CaSiO3 7. 鐵的相關功能: 種類 含碳量 特性 應用 生鐵 多 性質脆而硬 熟鐵 少 鋼鐵 次之 硬度低有延展性 高强度、高韌性 章魚燒鐵盤 五金鐵絲 鋼鍋 〔補帖]其他種類的鋼: 不鏽鋼:由鋼(Fe)、鎳(Ni)、鉻(Cr)組成(口訣剛唸過) 鎢鋼:特點為極高硬度(僅次於鑽石)、耐磨、耐高溫及抗腐蝕。常用作切削刀具(銑刀、鑽頭)、模具 及耐磨零件。 馬口鐵:又名鍍錫鐵,是兩面鍍有錫的鐵皮,可防鏽、耐腐蝕。用於罐頭食品、化妝品瓶蓋等。 課後練: 二十四、 二十五、 〔彰縣溪湖]高爐煉出的鐵製品是(A)生鐵(B)熟鐵(C)白鐵(D)鋼 承上題,其鐵種類相關之敘述,何者正確?(A)其鐵又稱馬口鐵(B)此鐵常用作於章魚燒鐵盤 (C)此鐵含碳量比鋼鐵少(D)此鐵韌度低且有延性 由鋁與三氧化二鐵混合成的粉末,稱為鋁熱劑,點燃鋁熱劑可以生成熔融狀的鐵,可用來修補鐵軌,其他 學反應式為Al+ FezO3→AlzO3+ Fe(未平衡),試回答問題: 二十六、 二十七、 上述化學反應式中行氧化反應的是何種物質?(A) Al(B) Fe2O3(C) Al2O3(D) Fe 使用120公克的三氧化二鐵粉與足量的鋁粉反應,則可生成鐵多少公克?(原子量:O= 16,A1 = 27,Fe=56) (A) 28(B) 56(C)84(D) 112 【焦點六之二、漂白劑/消毒劑/添加劑】 1. 消毒劑與漂白劑: 種類 項目 成分 形式 作用 氧化型 (氯系) 漂白 水 次氯酸鈉 (NaClO EX NaOCl) 衣物漂白 劑、消毒 劑 氧化型 (氧系) 雙氧 水 過氧化氫 (H2O2) 衣物漂白 劑 氧化型 氯氣(Ch) 消毒劑 藉由次氯酸(HClO) 容易穿透細菌或病毒 來殺菌 藉由氧化作用將衣服 上的色素破壞,去除 污漬 藉由氧化作用將衣服 上的色素破壞,去除 污漬 特點 1.漂白力強、有刺激性2.殺菌、 除臭效果佳3.不可與酸混合使 用,會產生有毒的氯氣4.黃綠色 透明液體,弱鹼性 1.漂白力溫和,可用於花色衣服 2.較不傷害衣物3.會自然分解成 水和氧氣,對環境與人體負擔較 小 常用於游泳池或自來水消毒 氧化型臭氧(Os) 消毒劑 氧化細菌的細胞壁與 細胞膜,破壞病毒使 其失去活性 用於水處理、空氣淨化及食品保 鮮 理化 B4L2 筆記_e.nyn- 7 -
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還原型 二氧化硫(SO2) 食品漂白 劑 利用還原作用,抑制 微生物酶的活性 1.通常來自食品添加物,如亞硝 酸鈉2.添加過多有致癌、氣喘之 虞 2. , 天然的抗氧化劑(添加劑) 如類胡蘿蔔素,維他命C、維他命E、兒茶素、蝦紅素、茄紅素、花青素 等,是天然的抗氧化劑,可延緩食物氧化或人的細胞老化。以下圖片皆摘自翰林課本 44 C 維生素 胡蘿蔔素 E 經過漂白 未經過漂白 圖2-12 市面上的金針花 時常為了美觀而漂白 田2-11 衣物满口中含 有次氧收納 ●圈2-13 天然食材中富含減緩氧化的成分,可以作為食品添加物 課後練: 二十八、 經科學證實,茶多酚有抗氧化的效果,可與造成人體細胞氧化的物質反應,產生適當的作 用。茶多酚的作用,與下列哪一項引號內的物質相同?(A)「碳酸鈣」加入鹽酸(B)鋅與「氧化 銅」反應(C)「銘」與氧化鐵反應(D)鎂在「二氧化碳」中燃燒 二十九、 正確? 生活中常見的漂白劑有次氯酸鈉、雙氧水及二氧化硫,下列有關此三種漂白劑的敘述,哪些 (甲)次氯酸鈉:將色素氧化而漂白;(乙)雙氧水:將色素還原而漂白; (丙)二氧化硫:若用於食品漂白,對健康無影響;(丁)次氯酸鈉能使可樂褪色; (戊)浸泡過二氧化硫的金針顏色較不鮮豔;(己)對環境與人體較友善的是雙氧水。 (A)甲丙戊(B)乙丁(C)乙丙戊(D)甲丁己 三十、 市面上販售的泡麵,為延長保存期限,通常會添加適量的維生素E,請問維生素E的作用是什麼? (A)漂白泡麵,使看起來較新鮮(B)單獨小包裝,食用時添加到泡麵中(C)作為抗氧化劑(D)可以吸收空 氣中的水氣,使泡麵保持乾燥 三十一、 有關漂白劑的敘述,何者錯誤? (A)為防止SARS疫情蔓延,可以用漂白水消毒自家環境(B)一般常見的市售漂白水為含有次氯酸鈉的水溶 液,此漂白水為一強還原劑(C)二氧化硫為還原型的漂白劑,常用於漂白動物織品原料、稻草和羽毛,亦用 於糖的精製及蔬果的保存,但有致癌之虞(D)含次氯酸鈉的漂白劑,請勿與其他清潔劑並用,以免產生化 學作用 課後練之解答: 1~5:BBCBC/6~10 CCCBC/11~15 ADDAD/16~20 DBACA/21~25 CCAAB/26~30ACCDC 31B 理化 B4L2 筆記_e.nyn-8-
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