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中六化学 电化学电池与燃料电池：第 3 份（挑战）
中六化学 电化学电池与燃料电池：第 3 份（挑战）
第三份十题：计量数不影响 E°、铁锡反应的自发性、ΔG° 计算、氢气可转移电量、10 A 放电时间、1 A 生成水质量、三电池串联、浓度与能斯特方程、盐桥与短路的分别、反应反转变号。
直接答案 答案依次为 1.56 V、+0.30 V、−88.8 kJ mol⁻¹、96 500 C、1 930 s、0.336 g、3.30 V、E° 只属标准值、短路、应为 −1.56 V。
01 本卷资料（做完才看答案）
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 题数 | 10 |
| 建议时间 | 20 |
| 难度分布 | 基础 3 · 进阶 3 · 挑战 3 · 错题重练 1 |
| 对应章节 | 所属章节：中六化学 电化学电池与燃料电池 |
| 适用年级 | 中六 |
02 题目（10 题）
- 基础反应 2Ag⁺ + Zn → 2Ag + Zn²⁺ 的 E°cell 是多少？
- 基础反应 Fe + Sn²⁺ → Fe²⁺ + Sn 的 E°cell 是多少（Sn²⁺/Sn = −0.14 V，Fe²⁺/Fe = −0.44 V）？
- 基础铜银电池 E°cell 为 0.46 V，反应转移 2 mol 电子，求标准吉布斯自由能变化（F = 96 500 C mol⁻¹）。
- 进阶0.50 mol 氢气在燃料电池中放电，理论上可转移多少电量（F = 96 500 C mol⁻¹）？
- 进阶某燃料电池以 10.0 A 稳定放电，耗用 0.100 mol 氢气需时多少秒？
- 进阶某燃料电池以 1.00 A 放电一小时，理论上生成水多少 g（F = 96 500 C mol⁻¹）？
- 挑战三个相同的锌铜电池串联，总电压是多少？
- 挑战为什么改变离子浓度会令实测电压偏离 E°cell？
- 挑战如果把盐桥拿走，改用铜线连接两边溶液，会发生什么事？
- 错题重练学生把电池反应反转后仍写 E°cell = +1.56 V，错在哪里？
03 答案与一句解说
| 题号 | 答案 | 一句解说 |
|---|---|---|
| 1 | 1.56 V | E° 是强度性质，与方程式的计量数无关，仍为 0.80 − (−0.76)。 |
| 2 | +0.30 V，反应自发 | −0.14 − (−0.44) 得 +0.30 V，正值代表可自发进行。 |
| 3 | −88.8 kJ mol⁻¹ | ΔG° = −nFE° = −2 × 96 500 × 0.46，得 −88 780 J，即 −88.8 kJ mol⁻¹。 |
| 4 | 96 500 C | 0.50 mol 氢放出 1.00 mol 电子，乘 96 500 得 96 500 C。 |
| 5 | 1 930 s（约 32 分钟） | 电子 0.200 mol 即 19 300 C，除以 10.0 A 得 1 930 s。 |
| 6 | 0.336 g | 一小时 3 600 C 即 0.0373 mol 电子，对应 0.0187 mol 水，乘 18.0 得 0.336 g。 |
| 7 | 3.30 V | 串联时电压相加，3 × 1.10 得 3.30 V，电流容量不变。 |
| 8 | E° 只定义于标准浓度，浓度改变令实际电位按能斯特方程偏移 | 标准电极电势是固定参考值，实测电压随浓度比而变。 |
| 9 | 电子经铜线直接流走，电池短路，电压不能正常输出 | 盐桥要让离子通过而不让电子通过，导线正好相反。 |
| 10 | 反应反转时 E°cell 要变号，应为 −1.56 V，代表逆向不自发 | ΔG° 反转变号，由 ΔG° = −nFE° 可知 E° 亦要变号。 |
04 做完之后怎样跟进
- 对完答案，只重做错的那几题，并在错题旁写出错在哪一步（公式、单位还是抄错数）。
- 同一题隔两日再做一次；两次都对才可以移到下一份练习。
- 家长只需看答案栏与解说栏，不必逐题讲解。
先分清楚哪一极发生氧化（阳极），再以正极电极电势减负极电极电势求 E°cell，最后才计电量与质量。导师登记 →
本卷题目与答案由 TutorZone 团队原创编写，并非任何学校、出版社或考试局的试题；数值与答案均以程式核算。