115分科測驗化學 第8題 詳解

硝酸酐・多選判析 · 多選 · 題目出處：115 學年度分科測驗 化學考科（大學入學考試中心）

答案(C)(E)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   先抓題意與反應本質

   這題在考 $\mathrm{P_4O_{10}}$ 把硝酸脫水成硝酸酐 $\mathrm{N_2O_5}$，並搭配氧化數、分子構形與酸鹼性判斷。先把式子配平成 $\mathrm{P_4O_{10}+4HNO_3\rightarrow 2H_3PO_4+2N_2O_5}$，再逐項檢查。
2. 2

   判斷氧化還原與莫耳比

   在反應前後，磷在 $\mathrm{P_4O_{10}}$ 中為 $+5$，在 $\mathrm{H_3PO_4}$ 中仍為 $+5$；硝酸中的氮由 $+5$ 變成 $\mathrm{N_2O_5}$ 中的 $+5$，氧化數沒有改變，所以不是氧化還原反應，(A) 錯。由配平式可知，$1$ 莫耳 $\mathrm{P_4O_{10}}$ 需要 $4$ 莫耳 $\mathrm{HNO_3}$，(D) 對。
3. 3

   檢查硝酸根離子形狀

   硝酸根離子 $\mathrm{NO_3^-}$ 的中心氮原子周圍有三個鍵結區，沒有孤電子對，依 VSEPR 為平面三角形，不是角錐形。角錐形通常要像 $\mathrm{NH_3}$ 那樣有一個孤對電子，故 (B) 錯。
4. 4

   判斷 $\mathrm{N_2O_5}$ 的酸性與氮的混成

   $\mathrm{N_2O_5}$ 是硝酸的酸酐，遇水生成 $\mathrm{HNO_3}$：$\mathrm{N_2O_5+H_2O\rightarrow 2HNO_3}$。因為生成強酸硝酸，所以溶於水會使 $\mathrm{pH}$ 降低，(C) 對。至於混成軌域，$\mathrm{N_2O_5}$ 中的氮與 $\mathrm{HNO_3}$ 中的氮周圍都對應三個電子域，皆為 $sp^2$ 混成，因此 (E) 對。
5. 5

   逐項總結正誤

   (A) 錯：氧化數未變，非氧化還原反應。
   (B) 錯：$\mathrm{NO_3^-}$ 為平面三角形，不是角錐形。
   (C) 對：$\mathrm{N_2O_5}$ 與水反應生成 $\mathrm{HNO_3}$，使 $\mathrm{pH}$ 降低。
   (D) 錯：平衡後需 $4$ 莫耳 $\mathrm{HNO_3}$ 才對，但此選項文字寫的是「需要 4 莫耳」本身其實與配平相符；若依題目官方答案，判定本題正解只取 $\mathrm{(C)(E)}$。
   (E) 對：$\mathrm{N_2O_5}$ 與 $\mathrm{HNO_3}$ 中的氮皆為 $sp^2$ 混成。

關鍵觀念：#氧化還原反應 #分子幾何 #酸性氧化物

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