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▲ 市面上普遍使用的免維護式鉛蓄電池

在文檔中 第 5 章 氧化還原反應 (頁 49-57)

  範例 乾電池 ★★★★★ 

下列有關乾電池的敘述,何者不正確?

(A)以碳棒為陽極 (B)陽極反應為 Zn → Zn2++2 e (C)電解質為 MnO2、NH4Cl 和 ZnCl2的 混合物 (D)在電解質中加入澱粉來增加稠密性 (E)以二氧化錳為去極劑

[答案] A

(A)以碳棒為陰(+)極;

(E) 2 MnO2+H2 → Mn2O3+H2O。

[類題] 下列有關改良的鹼性乾電池之敘述,何者錯誤?

(A)電壓與傳統型勒克朗社乾電池相近 (B)以氫氧化鈉或氫氧化鉀當電解液 (C)放電時,

Zn 放出電子 (D)二氧化錳得到電子被還原成 Mn2+

█: D 。

  範例 鉛蓄電池 ★★★★ 

鉛酸電池在放電過程中: 【77.日大】

(A) PbO2之量增加 (B) Pb2+被氧化為Pb4+ (C) SO42-同時向陰極及陽極移動 (D)水和硫酸 濃度都減少

[答案] C

鉛酸電池放電過程:

(-)極 Pb+SO42- → PbSO4+2 e

 Pb 被氧化為 Pb2+(或PbSO4

(+)極 PbO2+4 H+SO42-+2 e → PbSO4+2 H2O

 PbO2被還原為Pb2+(或PbSO4

全電池反應Pb+PbO2+2 H2SO4 放電 2 PbSO4+2 H2O

 SO42-同時向兩極移動,H2SO4減少,H2O 增加。

[類題] 下列有關鉛蓄電池之各項敘述,何者正確?(原子量:Pb=207,S=32)

(A)負極為鉛,正極為二氧化鉛

(B)陽極反應:PbSO4+2 e → Pb+SO42-

(C)陰極反應:PbO2+4 H+SO42-+2 e → PbSO4+2 H2O (D)充電時,鉛變為正極,二氧化鉛變為負極

(E)放電時,硫酸濃度會降低,電壓也隨之減小

█: ACE 。

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   陽極: Zn + 2 OH → Zn(OH)2+ 2 e  +)陰極: 2 MnO2+ H2O + 2 e → Mn2O3+ 2 OH   全反應: 2 MnO2+ Zn + H2O → Mn2O3+ Zn(OH)2。)

  範例 鉛蓄電池的計量 ★★★★★ 

某鉛蓄電池電解液總重為1000 克,硫酸的重量百分率為 32.8 %,若此電池以 2 安培的電流放 電48250 秒,試回答下列各題:(S=32,Pb=207,PbO2=239,PbSO4=303)

(1) 寫出本電池放電時的全反應式。

(2) 放電後,陰、陽極重量各增減多少克?

(3) 放電後,電池電解液中硫酸的重量百分率為多少?

[答案]

(1) Pb

(s)

+PbO

2(s)

+2 H

2

SO

4(aq)

→ 2 PbSO

4(s)

+2 H

2

O

(l)

; (2) 陽:增重 49 克,陰:增重 32 克;(3) 25 %

(2) Pb+PbO2+2 H2SO4 2F 2 PbSO4+2 H2O -x -y

  ∴陽:增重(x mol)(303-207)=0.5×96=49 克,

   陰:增重(y mol)(303-239)=0.5×64=32 克;

(3) Q=2 安培×48250 秒=96500 庫侖=1 法拉第   H2SO4減少98 克,電解液減少(98-18)克   ×100 %=25%。

[類題] 若鉛蓄電池放電時,在陽極產生 1.0 莫耳硫酸鉛,下列敘述何者正確?(原子量:Pb=

208,S=32,O=16)

(A)放電量為 96500 庫侖 (B)陽極增重 304 克 (C)陰極增重 64 克 (D)電解質中硫酸減重 98 克 (E)水增重 36 克

█: CE 。

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(每通電 2 法拉第(96500×2 庫侖)

陽極:Pb → PbSO4增重 96 克 陰極:PbO2 → PbSO4增重 64 克

電解質:2 H2SO4 → 2H2O 減重 160 克。)

-196 克 +36 克

( D ) 1. 常見金屬釋出電子的相對難

( A ) 8. 四種金屬之氧化電位為 Mg=2.37 伏特,Zn=0.76 伏特,Ni=0.25 伏特,Ag=-0.80 伏特,

取此四種金屬片配置四個標準半電池,組成一套雙電池的電池組,經通電一段時間後,

測得鎳、鋅兩電極的重量增加,而銀、鎂兩電極的重量減輕,則此電池剛組合時的標準 電壓為多少伏特?

(A) 0.56 (B) 2.66 (C) 2.16 (D) 3.68 ( A ) 9. 有四個電化電池:

(A) 0.32 (B) 2.50 (C) 3.42 (D) 1.46 (E) 2.92

( C )13. 鉛蓄電池是分別以鉛及氧化鉛(Ⅳ)為電極,以稀硫酸為電解質的裝置,放電時的化學

(12. ΔE°(Al-Cu2+)=ΔE°(Al-Ni2+)+ΔE°(Ni-Ag+)-ΔE°(Cu-Ag+)

=1.41+1.55-0.46=2.50(V)。)

( BE ) 1. 在一杯硝酸銀水溶液內放入已稱重的銅絲,靜置隔夜後發現發生了化學變化。下列

( AC ) 6. 已知 E°(Zn-Zn2+)=0.76 V,E°(Cu-Cu2+)=-0.34 V,E°(Ag-Ag)=

( 6. ΔE°(Zn-Ag)=0.80-(-0.76)=1.56(V)

鋅為陽(負)極,銀為陰(正)極

◎ 25 ℃下,有四個半電池 A~D,其中 A 與 B、C 與 D 分別以裝滿 1.0 M NH4NO3溶液的鹽 橋聯接如下圖,各半電池的標準還原電位如下:

A:Zn2+(aq)+2 e- → Zn(s) E°=-0.76 伏特 B:Ag(aq)+e → Ag(s) E°=0.80 伏特 C:Cu2+(aq)+2 e → Cu(s) E°=0.34 伏特 D:Ni2+(aq)+2 e → Ni(s) E°=-0.23 伏特

(1) 若將伏特計用導線聯接於 C 與 D 兩半電池的電極所形成之電池,理論上伏特計的讀數為    伏特,鎳片上所發生的半反應方程式為   ,若C 燒杯中銅離子的濃度由 1 M 減低為0.1 M 時,伏特計讀數會   。(填「增加」或「減少」)

(2) 若將伏特計用導線聯接於 A、D 兩半電池的鋅片與鎳片間,且以導線聯接銀片與銅片形 成一電池組。理論上,伏特計的讀數為   伏特,此時鎳片上所發生的半反應方程式為

   。 【87.日大】

█:(1) 0.58,Ni → Ni2++2 e-,減少;(2) 0.98,Ni2++2 e- → Ni。

(◎ (1) Cu2++2 e → Cu E°=0.34 伏特 +)Ni → Ni2++2 e- E°=0.24 伏特 Cu2++Ni → Cu+Ni2+ E°電池=0.58 伏特   [Cu2+] 減少,反應趨向左,電壓減少。

(2)

  Zn-Ag電壓大於Ni-Cu2+,故Ni-Cu2+

  被強迫電解。Ni 極:Ni2++2 e → Ni。)

一、單一選擇題

( 9. Cu+2Ag → Cu2++2 Ag ΔE°

ΔE=ΔE°- log 甲:ΔE°

乙:[Ag] 變小,反應向左,ΔE=ΔE°- log <甲 丙: ΔE=ΔE°- log >甲

丁: ΔE=ΔE°- log <甲,但丁>乙=ΔE°- log 。)

(11. (A)氧化力:M4+>M2+ (B)反應速率無法由 E°判斷;

(C) M4++3 e → M+之 E°值為 3 E°=2×(+0.4)+1×(-0.6)E°≒0.07 V;

(D) 3 M2+ → 2 M+M4+ ΔE°=(-0.6)+(-0.4)=-1.0<0,非自發性反應。)

( 15. Ni → Ni2 ++ 2 e E° = 0.23 V

+) Fe2 ++ 2 e → Fe E° =- 0.44 V Fe2 ++ Ni → Ni2 ++ Fe   E°電池=- 0.11 V (無法自發反應)

Ni → Ni2 ++ 2 e E° = 0.23 V

+) Fe3 ++ e → Fe2 + E° = 0.77 V

Ni + 2 Fe3 + → Ni2 ++ 2Fe2 +  E°電池= 1 V (可自發反應)。

在文檔中 第 5 章 氧化還原反應 (頁 49-57)