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中六化學 電化學電池與燃料電池：第 3 份（挑戰）
中六化學 電化學電池與燃料電池：第 3 份（挑戰）
第三份十題：計量數不影響 E°、鐵錫反應的自發性、ΔG° 計算、氫氣可轉移電量、10 A 放電時間、1 A 生成水質量、三電池串聯、濃度與能斯特方程、鹽橋與短路的分別、反應反轉變號。
直接答案 答案依次為 1.56 V、+0.30 V、−88.8 kJ mol⁻¹、96 500 C、1 930 s、0.336 g、3.30 V、E° 只屬標準值、短路、應為 −1.56 V。
01 本卷資料（做完才看答案）
| 項目 | 內容 |
|---|---|
| 題數 | 10 |
| 建議時間 | 20 |
| 難度分佈 | 基礎 3 · 進階 3 · 挑戰 3 · 錯題重練 1 |
| 對應章節 | 所屬章節：中六化學 電化學電池與燃料電池 |
| 適用年級 | 中六 |
02 題目（10 題）
- 基礎反應 2Ag⁺ + Zn → 2Ag + Zn²⁺ 的 E°cell 是多少？
- 基礎反應 Fe + Sn²⁺ → Fe²⁺ + Sn 的 E°cell 是多少（Sn²⁺/Sn = −0.14 V，Fe²⁺/Fe = −0.44 V）？
- 基礎銅銀電池 E°cell 為 0.46 V，反應轉移 2 mol 電子，求標準吉布斯自由能變化（F = 96 500 C mol⁻¹）。
- 進階0.50 mol 氫氣在燃料電池中放電，理論上可轉移多少電量（F = 96 500 C mol⁻¹）？
- 進階某燃料電池以 10.0 A 穩定放電，耗用 0.100 mol 氫氣需時多少秒？
- 進階某燃料電池以 1.00 A 放電一小時，理論上生成水多少 g（F = 96 500 C mol⁻¹）？
- 挑戰三個相同的鋅銅電池串聯，總電壓是多少？
- 挑戰為甚麼改變離子濃度會令實測電壓偏離 E°cell？
- 挑戰如果把鹽橋拿走，改用銅線連接兩邊溶液，會發生甚麼事？
- 錯題重練學生把電池反應反轉後仍寫 E°cell = +1.56 V，錯在哪裡？
03 答案與一句解說
| 題號 | 答案 | 一句解說 |
|---|---|---|
| 1 | 1.56 V | E° 是強度性質，與方程式的計量數無關，仍為 0.80 − (−0.76)。 |
| 2 | +0.30 V，反應自發 | −0.14 − (−0.44) 得 +0.30 V，正值代表可自發進行。 |
| 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 氫放出 1.00 mol 電子，乘 96 500 得 96 500 C。 |
| 5 | 1 930 s（約 32 分鐘） | 電子 0.200 mol 即 19 300 C，除以 10.0 A 得 1 930 s。 |
| 6 | 0.336 g | 一小時 3 600 C 即 0.0373 mol 電子，對應 0.0187 mol 水，乘 18.0 得 0.336 g。 |
| 7 | 3.30 V | 串聯時電壓相加，3 × 1.10 得 3.30 V，電流容量不變。 |
| 8 | E° 只定義於標準濃度，濃度改變令實際電位按能斯特方程偏移 | 標準電極電勢是固定參考值，實測電壓隨濃度比而變。 |
| 9 | 電子經銅線直接流走，電池短路，電壓不能正常輸出 | 鹽橋要讓離子通過而不讓電子通過，導線正好相反。 |
| 10 | 反應反轉時 E°cell 要變號，應為 −1.56 V，代表逆向不自發 | ΔG° 反轉變號，由 ΔG° = −nFE° 可知 E° 亦要變號。 |
04 做完之後怎樣跟進
- 對完答案，只重做錯的那幾題，並在錯題旁寫出錯在哪一步（公式、單位還是抄錯數）。
- 同一題隔兩日再做一次；兩次都對才可以移到下一份練習。
- 家長只需看答案欄與解說欄，不必逐題講解。
先分清楚哪一極發生氧化（陽極），再以正極電極電勢減負極電極電勢求 E°cell，最後才計電量與質量。導師登記 →
本卷題目與答案由 TutorZone 團隊原創編寫，並非任何學校、出版社或考試局的試題；數值與答案均以程式核算。