(A) 0.23 (B) 0.46 (C) 0.80 (D) 1.10 (E) 1.56
( Ｂ ) 5. 如右圖，在室溫電解 2.0 M 的 Au(NO3)3水溶液，電解時和
315 高中基礎化學(二)學習講義
( Ｂ )15. 目前手機多以鋰離子電池作為電源，其中石墨為負極，進行充電時，需要 6 莫耳碳與 1
（15. C mol：e mol＝：＝6：1 W＝2.4 克。）
（16. X 為 CO，故(A)氧化數未變；(B)＋5 → 0 發生還原為
1.～3.題，每題 4 分，4.～13.題每題 5 分，共 62 分
( ＡＢ ) 8. 下列有關化學電池的敘述，哪些正確？（應選三項） 【100.學測】
Ｅ (A)化學電池是利用氧化還原反應來產生電流的裝置 (B)鎳鎘電池是一種可充電的電 池 (C)在鋅銅電池中，以銅棒為電極的一極是負極 (D)兩個乾電池並聯使用，可得 幾近兩倍的較高電壓 (E)鉛蓄電池中的鉛極，不管在放電或充電，都扮演負極的角色
◎ 化石燃料是現今地球上最主要的能源，一般火力發電廠利用燃燒反應將化學能轉變為熱能，用 來推動發電機以產生電能，但是使用這種方式，最有效率的發電廠也僅能轉換約40％的化學 能為電能。若能利用電化學方法直接將化學能轉變為電能，將更有效率，燃料電池即以此種方 式產生電能。氫氧燃料電池與甲烷燃料電池所需半反應的標準還原電位如下：
O2(g)＋4 H＋(aq)＋4 e－ → 2 H2O(l) E°＝1.23 伏特
CO2(g)＋8 H＋(aq)＋8e－ → CH4(g)＋2 H2O(l) E°＝0.17 伏特 2 H＋(aq)＋2 e－ → H2(g) E°＝0.0 伏特
燃料電池對外所能作的最大電功為W＝－nFE°（其中 W 為電功，單位為焦耳；F 為法拉第常 數，等於96500 庫侖／莫耳；E°為電動勢，單位為伏特；n 為燃燒 1 莫耳氫或甲烷所轉移的電 子莫耳數），試回答9.、10.題。
( ＣＥ ) 9. 下列有關氫氧燃料電池與甲烷燃料電池的敘述，哪些是正確的？
(A)每產生 1.0 莫耳的水，兩種電池都需要轉移 2.0 莫耳的電子 (B)甲烷燃料電池的電 動勢為1.40 伏特 (C)氫氧燃料電池的電動勢為 1.23 伏特 (D)甲烷燃料電池每消耗 1.0 莫耳的甲烷，可以產生 W＝－409 千焦的電功 (E)氫氧燃料電池每消耗 1.0 莫耳的 氫氣，可以產生W＝－237 千焦的電功
( ＡＣＢ )10. 燃料電池能量轉換的最大可能效率為，其中 ΔH°是燃料的莫耳燃燒熱。已知氫氣與 甲烷的莫耳燃燒熱分別是－286 千焦／莫耳與－890 千焦／莫耳，則下列有關氫氧燃料 電池與甲烷燃料電池的能量轉換及其效率的敘述，哪些是正確的？
(A)燃料電池的能量轉換效率比傳統發電機高 (B)氫氧燃料電池的最大可能效率為 83
％ (C)甲烷燃料電池的最大可能效率為 92 ％ (D)兩種燃料電池的最大可能效率均超 過90 ％ (E)每單位質量的氫氧燃料電池之最大可能效率比甲烷燃料電池高
( ＡＢ )11. 若用金絲作為負極，而用與高一化學的「簡易電解實驗」相同的方法，電解 1 M Ｄ 的氯化鋅水溶液，則在負極會有鋅沉積在金絲電極上。試問實驗後要清洗沾有鋅的
金絲電極，可以採用下列哪些方法？ 【95.指考】
(A)作為正極，電解 0.1 M 的 Na2SO4溶液 (B)浸泡於 3 M 的氫氧化鈉溶液 (C)浸泡於 3 M 的食鹽水溶液 (D)浸泡於 3 M 的鹽酸溶液 (E)浸泡於王水
( ＢＤ )12. 張同學用 U 型管進行「電解碘化鉀溶液」的實驗時，以白金作正極（陽極）、黃金作 負極（陰極），電解0.1 M 碘化鉀水溶液。下列有關此電解實驗的敘述，哪些正確？
（應選兩項） 【101.學測】
(A)陰極附近的溶液會變成酸性 (B)陽極附近的溶液出現黃褐色 (C)在陰極附近，會 有氣泡冒出，這些氣泡是氧氣 (D)取陰極附近的溶液約 2 毫升於試管，然後加入酚指 示劑數滴並振盪試管，則呈現粉紅色 (E)取陽極附近的溶液約 2 毫升於試管，然後加 入1 毫升的正己烷。振盪試管後靜置 5 分鐘，成為混濁的乳液
（ 8. (C)銅為正極；(D)並聯使用，電壓不變。）
（12. (A)(C)陰：H2和 OH－，呈鹼性；(E) I2溶於正己烷呈紫紅色。）
（11. (A)正極：Zn(s) → Zn2＋(aq)＋2 e－；(B) Zn＋2 OH－＋2 H2O → Zn(OH)42－＋H2； (C)不反應；(D) Zn(s)＋2 H＋(aq) → H2(g)＋Zn2＋(aq)；(E)金與鋅皆可溶於王水。）
( ＣＤ )13. 科學家也以類似方法，將水分子中的16O 置換成18O，藉以探討鐵的生銹反應：
Ｅ 2 Fe＋O2＋4 H218O ─→ 2 Fe(18OH)2＋2 H2O
依據上述反應式，下列有關鐵生銹的敘述，哪些是正確的？ 【97.指考】
(A)與鐵化合的氧，來自空氣中的氧氣 (B)與鐵化合的氧，來自溶於水中的氧分子 (C)與鐵化合的氧，來自水分子中的氧原子 (D)鐵生銹時，同時進行水的分解 (E)鐵 生銹時，同時有水的產生
一、單一選擇題
（ 3. 首先，硫酸銅與碘化鉀可能發生的反應為：(1) Cu2＋＋2 I－ → Cu＋I2或(2) 2 Cu2＋＋2 I－ → 2 Cu＋＋I2 但題目中沒有紅色 沉澱，故(1)不可能。(A)銅離子發生了還原反應是正確的；(B)硫酸鉀是可溶解之無色液體，試管底灰白色的沉澱可能是 CuI；(C) I2＋I－ → I3－（黃褐色澄清溶液），此反應不是自身氧化還原反應；(D)滴入澱粉液後呈現藍色是澱粉與 I2反應的表 現；(E)所產生的 I2為非極性分子，不易溶於水中，易與I－形成I3－（I2＋I－ → I3－）， 呈黃褐色澄清溶液於水中達平 衡，不是酸鹼中和反應。）
（ 8. (A) OH 為強氧化劑非還原劑；(B)奈米為長度單位，1 奈米＝10－9 m；(C) E＝hv＝h×＝6.626×10－34×＝
4.97×10－19（J），＝3.1（eV） 1 eV＝1.602×10－19（J） （1 eV＝1.602×10－19 J）；‧OH 自由基中的氧只有 7 個電子；
(E)氫氧根為 OH－，氫氧自由基為‧OH，題目敘述為氫氧根自由基，應無此說法。）
（ 9. 利用法拉第電解定律：通入電子的莫耳數＝消耗物質的當量數（＝mole×n）解題，
設需x 小時完成充電，則＝×2，得 x≒1.2 hr。）
（10. 陽：CH3OH＋H2O → CO2＋6 H＋＋ 6 e－ …① 陰：4 e－＋4 H＋＋O2 → 2 H2O …② 將①×2，②×3 後得失 e－才相等，此H2O 的 mol 比為 1：3。）
二、多重選擇題
（ 2.
電解 (A) CuSO4(aq) (B) AgNO3(aq) (C) KI(aq) (D) NaCl(aq) (E) H2SO4(aq)
陽極 O2 O2 I2（I3－） Cl2 O2
陰極 Cu Ag H2 H2 H2
（ 3. (A)二氧化錳在製備氯氣時是作為氧化劑；與雙氧水作用製造氧氣是作為催化劑；(B)二氧化錳的錳是四價，在乾電池的作 用過後，會變為三價的三氧化二錳；(E)二氧化錳與草酸作用生成二氧化碳是作為氧化劑。）
（ 4. Zn＋Cu2＋ → Zn2＋＋Cu，陽極為氧化反應，陰極為還原反應，當達到平衡時，正逆反應速率相等，所以電位差＝0。
(B) Cu2＋＋2 e－ → Cu 還原反應，陰極 Zn → Zn2＋＋2 e－ 氧化反應，陽極；(E)電位與係數無關。）
（ 5. (A)活性：Ni＞Cu，電子流由 Ni 極流向 Cu 極；電流由 Cu 極流向 Ni 極；(B)(C) Ni＋Cu2＋ → Ni2＋＋Cu，增加 [Ni2＋]，平衡左 移，電流變小；增加 [Cu2＋]，平衡右移，電流變大；(D)達平衡時電流為零；(E) nCu2＋＝1×0.02＝0.02（莫耳），故 nNi 的反 應量必少於0.02 莫耳，即少於 0.02×58.7＝1.174（克）。）
（ 9. 甲烷燃料電池：
O2(g)＋4 H＋(aq)＋4 e－ → 2 H2O(l) E°＝1.23 伏特 ………① CH4(g)＋2 H2O(l) → CO2(g)＋8 H＋(aq)＋8 e－ E°＝－ 0.17 伏特 ……②
①＋②×2 CH4(g)＋2 O2(g) → CO2(g)＋2 H2O(l) ΔE°＝1.23－0.17＝1.06（伏特）
氫氧燃料電池：
O2(g)＋4 H＋(aq)＋4 e－ → 2 H2O(l) E°＝1.23 伏特 ………③ H2(g)＋2 H＋(aq) → 2 e－ E°＝－0.0 伏特 ………④
③＋④×2 2 H2(g)＋O2(g) → 2 H2O(l) ΔE°＝1.23 伏特
（13. 由方程式中知 H218O 中的18O 與 Fe 形成
Fe(18OH)2，原本 H218O 分解形成新 H2O 分子。）
(A)每產生 1.0 莫耳的水，1 莫耳甲烷轉移 4.0 莫耳的電子；1 莫耳氫轉移 2.0 莫耳的電子；(B)甲烷燃料電池的電動勢為 1.06 伏特；(C)氫氧燃料電池的電動勢為 1.23 伏特；(D)W＝－nFE°＝－＝－818（千焦）；(E)W＝－
nFE°＝－＝－237（千焦）。）
（10. (B)氫氧燃料電池的最大可能效率為＝83 ％；(C)甲烷燃料電池的最大可能效率為＝92 ％；
(D)氫氧燃料電池的最大可能效率未超過 90 ％；(E)最大可能效率與單位質量無關，每單位質量的熱值
（燃燒熱）：氫＞甲烷。）