第六章
電化學
6-1 電化電池
一.電化電池(electric cell)與電解電池(electrolytic cell)：
1.電化電池：利用化學反應，將化學能轉變成電能的裝置；屬於自發反應，為ㄧ個放 熱反應。 2.電解電池：利用電能，使其發生化學反應，將電能轉變成化學能；屬於非自發反應， 為ㄧ個吸熱反應。換句話說，需外加電源，提供足夠的電壓，使其發生反應。 二.電化電池的定義：利用金屬活性的差異，產生電子流，並將化學能變成電能帶出。 三.電化電池的發現： 1.第一個電池：伏打電池；科學家伏打，於氫氧化鈉水溶液中，將銅片與鋅片交互排 列所製成；又稱之為伏打堆。 2.鋅銅電池：丹尼爾根據伏打堆所設計出的電池。 四.電化電池的原理：電池產生電能的原理就是氧化還原反應，但直接將氧化劑與還原 劑接觸，只能發生放熱反應，並無法產生電流；唯有將氧化劑與還原劑分開，並利 用鹽橋(多孔性材料)與導線，將彼此連接形成一通路，便可產生電流。 1.下列關於伏打電池的敘述中，錯誤的是 (A)陽極必行氧化作用 (B)電流一定由陰極經 導線至陽極 (C)加熱於電池，電壓必上升 (D)必為一自發性的氧化還原反應。 2.某金屬置於鹽酸中，沒有明顯的反應，但可溶於濃硫酸中，但於其所產生的鹽類水溶 液中加入鋅片時，則會析出該金屬，則此金屬是 (A)銅 (B)鋁 (C)鎂 (D)鎳。 3.下列有關電化電池Zn(s) 2Ag(aq) 2 ) ( ) ( 2Ag s Znaq 的敘述中，正確的是 (A)陽極就是 正極為Zn (B)電子由Zn極流到Ag極 (C)在陰、陽兩極之半電池中同時加等量水， 則電壓減小 (D)可使用AgNO3 aq( )作為鹽橋 (E)電流由Ag極導線流到Zn極，Ag 為陰極或正極。
4.下列有有關氧化還原反應的敘述中，正確的是 (A)鐵與鋅密接時，鐵為負極 (B)鎂還 原硝酸亞鐵的反應均須由外界提供能量 (C)鈉放到硫酸鎂的水溶液中時，鈉會氧化 而溶解，鎂會析出 (D)氫化鈉溶於水產生氫氣，水為氧化劑且可當作為酸。 五電化電池的構造與組成：以鋅銅電池為例，說明如下： 1.構造：如圖61所示。 圖 6-1 鋅銅電池 的構造 2.組成： (1)電極： a.根據反應來區分： (a)陽極：進行氧化反應的電極，也是電子離開的電極，故亦可稱之為負極 (b)陰極：進行還原反應的電極，也是電子流入的電極，故亦可稱之為正極。 b.根據材料來區分： (a)活性電極：於放電反應的過程中，電極有參與反應。 (b)惰性電極：於放電反應的過程中，電極只參與電子的傳遞，本身並沒有參與反 應，通常是鉑片或石墨棒。 c.電極的選擇： (a)陽極的金屬改變時，則電池的全反應會改變。因陽極的金屬本身為活性電極 居 多 ， 故 均 產 生 氧 化 反 應 。 如 上 述 的 鋅 銅 電 池 ， 陽 極 半 反 應 ： Zn e Zns 2aq 2 ) ( ) ( 。 若 改 用 惰 性 電 極 ， 則 反 應 停 止 ， 即 此 時 不 會 有 電
（子）流產生。 (b)當陰極的材料改變時，則視此材料與陰極的電解質是否發生反應而定(因為 真正參與反應的是陰極電解質中的陰離子)。若選用的電極會與電解質反應， 則此電極不適合當此電池的陰極。若此材料並不會與電解質發生反應（即 惰性電極），則此時反應不變。 (2)鹽橋： a.定義：於電化電池中，連接兩個半反應電池的裝置；一般而言，只允許離子通過。 b.組成：一般以不會與電解液反應的強電解質鹽類飽和溶液。如，硝酸鉀、硝酸銨、 氯化鉀等等。 c.功用： (a)形成通路：利用陰、陽離子的移動，使其導電。 (b)維持電中性。 d.鹽橋的替代品：可利用多孔隔板或多孔素瓷杯來代替，亦具有阻隔兩邊離子的混 合並維持水溶液電中性。 e.若陰陽兩極的電解液相同，則不需要鹽橋來分隔。 3.電池反應：以鋅銅電池為例，敘述如下： (1)反應： 陽極(負極)反應氧化作用 Zns Zn2aq 2e ) ( ) ( 。 陰極(正極)反應還原作用 ( ) 2 ) (aq 2e Cus Cu 。 全反應 2 ) ( ) ( 2 ) ( ) (s Cuaq Cus Znaq Zn 。 (2)結果： a.電子流向由陽極(負極，Zn)流向陰極(正極，Cu)。 b.鹽橋中的離子游動陰離子往陽極走；陽離子往陰極走。 c.陽極重量減少，陰極重量增加。 4.電池表示：常用的表示法有 (1)陽極︱陽極溶液︱︱陰極溶液︱陰極。 (2)陽極/陽極溶液︱︱陰極溶液/陰極。 (3)陽極；陽極溶液︱︱陰極溶液；陰極。 5.已知，反應2X Y2 2Y X2 、 2 2 2 2X Z ZX 均為自發反應；但 2 2Z Y 、 2 2W Z 無發生反應，則各氧化劑強弱順序是？
6.將銅片(Cu)浸於下列各種水溶液中，會起反應的有 (A)NaCl( aq) (B)稀H2SO4(aq) (C)稀HNO3 aq( ) (D)濃HCl( aq) (E)HgCl2 aq( )。 7.下列有關鋅銅電池的敘述中，正確的是 (A)電流在外電路的方向是由銅片至鋅片 (B) 鋅片發生還原作用 (C)銅片為陽極 (D)安培計「」端接鋅片，而「」端接銅片。 8.如右圖所示，若電流計的指針會偏轉；且 A 極變粗、 B 極變細，則符合這種情況的 是 (A) A 是 Cu、 B 是 Zn、 C 是 H2SO4(aq) (B) A 是 Zn、 B 是 Cu、 C 是 ) ( 4 aq
CuSO (C) A 是 Ag、B 是Zn、C 是AgNO3 aq( ) (D) A 是Fe、B 是Cu、C 是 ) ( 3 aq AgNO 。 9.已知，下列各反應於標準狀態下皆可發生， Zn2Eu3 Zn2 2Eu2 Zr2Zn2 Zr4 2Zn 4Sc3Zr4 4Sc3 3Zr，則單由這些資料，預測下列反應，於相同條件下，是否 會發生？ (甲)Sc3Eu3 Sc33Eu2 (乙)Zr4 4Eu2 4Eu3 Zr (丙)2Sc3Zn2 2Sc3 3Zn 10.下列各種電池中，不屬於電化電池的是 (A)鋰電池 (B)乾電池 (C)鎳氫電池 (D)鉛蓄電 池 (E)太陽能電池。
11.將鐵片放入硫酸銅溶液中，等鐵片表面附一層金屬銅後取出、洗淨、乾燥，稱得其重 量增加1 克。在鐵片上析出銅約多少克？ (Cu64、Fe56) (A)1.0 (B) 4.1 (C)8.2 (D)16.4。
12.下列有關(Cu CuSO( )s 4(aq) AgNO3(aq) Ag( )s )電池的敘述中，正確的是 (A)放電時Ag濃
度逐漸增加 (B)放電時Cu極質量增加 (C)將Cu棒換成石墨棒，電池電壓不變 (D)鹽 橋之陽離子移向Ag 極 (E)鹽橋移開，電壓將瞬間降為零。
<Homework 6-1>
1.下列各反應中，反應有利於向右的有 (ABD)
(A)Hg(NO3)2CuCu(NO3)2 Hg (B)SnZnCl2 ZnSnCl2
(C)NiMgCl2 MgNiCl2 (D)MgFeSO4 MgSO4Fe
(E)MnZnSO4 ZnMnSO4
2.下列關於銅銀電池的敘述中，正確的是 (A)銅片為正極 (B)若於含Ag的燒杯內加入 S Na2 ，會使其電壓變小 (C)陽離子總數會漸增 (D)鹽橋中鹽類可用KNO3或NaCl 。 (B) 3.已知，MnZn2 ZnMn2、FeCo2 CoFe2、而Fe與Zn2不發生反應，則 下列敘述中，正確的是 (A)氧化力Co2 Fe2 Zn2 (B)還原力ZnCoFe (C)氧 化力Zn2 Fe2 Co2 (D)還原力FeCoZn。(A) 4.將鋅片與銅片投入一盛有稀硫酸的試管中，並將二金屬相接觸，則會有何種現象發生？ (A)鋅片表面有氫氣發生 (B)銅片表面有氫氣發生 (C)鋅片與銅片上皆有氫氣發生 (D) 水溶液變成淺藍。(B) 5.於稀硫酸中置入下列各組物質做電極時，無法構成電池的是 (A)鐵與銅 (B)銅與鋅 (C) 鋅與鐵 (D)銅與銀 (E)鐵與銀。(D)
6.下 列各 組合 中， 會發 生反 應的 是 (A)ZnCaCl2 (B)Ca AlCl3 (C)AlCuCl2 (D) 2
2 MgI
7. A 、B 、C、D 為四種金屬； A2、B2、C2、D2為該金屬離子。現以各種金屬與 離子互相作用，結果如右表所示：(表中所示不反應，記為「」，而有反應，記為 「 」)，則 (1) A 、 B 、C中何者最易失去電子？(B) (2)A2、B2、C2、D2中，何者具有最強氧化力？ ) (C2 (3)何 者可 以氧 化 A ？(C2) (4)何 者可 以還 原 B2？ ) (D 8.鹽橋在電化電池的功用是 (A)傳導電子，使電路流通 (B)傳導離子，使電路流通 (C)增 加電池的電壓 (D)當電路中的開關。(B) 9.下列關於鋅銀電池的敘述中，正確的是 (A)於陽極半電池中加入Na2S，則電池電壓 將升高 (B)於兩半電池中同時加入水，使兩半電池溶液之體積加倍，則電池電壓將下 降 (C)將兩電極板面積加大，則電池電壓將升高 (D)溫度升高時，電池電壓亦升高 (E) 此一電池可用飽和食鹽水做為鹽橋內的溶液。(AB) 10.銅銀電池中，以硝酸鈉為鹽橋，則下列敘述中，正確的是 (A)硝酸根離子會有鹽橋 往銅極移動 (B)陽離子總數不變 (C)兩極得失的電子相等 (D)電壓逐漸下降 (E)銀離子 數逐漸減少，銅離子數逐漸增加。(ACE) 11.關於鋅銅電池的敘述，正確的有 (A)鋅為陰極、銅為負極 (B)電子由鋅經外電路至銅， 再由銅經鹽橋至鋅 (C)鋅重量減輕，銅重量增加 (D)鹽橋中陰離子向負極移動 (E)電子 流是由銅經外電路至鋅。(D) 12.稀硫酸中置入鋅板和銅板：(甲)鋅與銅分開(乙)鋅與銅下端接觸。則下列敘述中，錯 誤的是 (A)甲、乙兩鋅板均溶解 (B)甲、乙兩銅板重量均不變 (C)甲的Zn板與乙的Cu 板均有氣體發生 (D)甲、乙兩鋅板均有氣體發生 (E)甲產生氣體之速率比乙慢。(D) 13.在右圖的裝置中，金屬 X 的活性大於金屬 Y 。則下 列關於這裝置的敘述中，正確的是 (甲)化學能轉變為 電能 (乙)在檸檬內發生電解作用 (丙)電子從金屬 X 經 外電路流向金屬 Y 。(甲、丙) 14.已知，下列反應，均於酸性溶液中進行，且每種離 子的濃度皆為1.0M ，且此四個反應式並未完成及平 衡。則在這些物質中，最強氧化劑是？最強還原劑是？(IO4、Ti3) (甲) 3 2 4 2 NH Mn NO MnO 能發生 (乙) 4 2 3 2 IO Mn IO MnO 不能發生 (丙) 2 2 4 3 4 NO NH UO U 能發生 (丁) 2 2 3 2 4 TiO Ti UO U 不能發生 15.將銅鋁兩金屬片插入稀硫酸溶液(0.1M)，並以導線相連之，如右圖。則 (1)伏特計上是否有電流通過？(有) (2)哪一極會產生氫氣？(銅極) (3)鋁片的重量如何改變？(減少) (4)銅片的重量如何改變？(不變)
(5)[H]如何改變？(變小) (6)伏特計的()是？(Y) 16.將銅線放入裝有硝酸銀水溶液的燒杯中，杯口以塑膠膜封住後，靜置 1 天後。則下列 敘述中，正確的有 (A)銅線為氧化劑 (B)溶液顏色逐漸變深 (C)銀離子為還原劑 (D)溶 液中液體的質量逐漸減少 (E)析出的銀與溶解的銅質量相等。(BD) 17.於稀硫酸中置入下列各組物質做電極時，何組無法構成電化電池？ (A)鐵和銅 (B)銅 和鋅 (C)鋅和鐵 (D)銅和銀。(D)
18.於Cu Ag 電池中，下列何者不適合作鹽橋材料？ (A)NaNO3(aq) (B)KNO3(aq) (C) 4 3(aq) NH NO (D)KCl(aq)。(D) 6-2 標準還原電位 一.電位的定義：得失電子的趨勢。 1.氧化電位：失去電子的趨勢；如，Cus Cu2aq 2e ) ( ) ( Eo (CuCu2)。 2.還原電位：得到電子的趨勢；如， ( ) 2 ) (aq 2e Cus Cu Eo (Cu2 Cu)。 3.若金屬的氧化電位愈高，代表該金屬愈容易失去電子，反之該金屬離子的還原電位 則愈低，代表愈不喜歡得到電子。 二.電動勢：當電子由一種物質轉移至另一種物質時，是因為兩物質間有電位差，而電 化電池的兩個電極間的電位差，則稱之為該電池的電動；換句話說亦可稱之為該電池 的電壓或電位差。 三.標準狀態：因為物質的氧化電位、還原電位與物質的種類、濃度、壓力與溫度有關。所 以在化學反應上以氣體(1atm、25 Co )、溶液(25oC 、1M)為標準狀態；其電位用 o E 表示。 四.標準氫電極：除了上述的標準狀態下，因為半電池反應(無論是氧化反應或是還原反 應)是無法單獨存在的，必須與另一半電池反應相伴發生；所以每個半電池反應的電 位(Eo)，均是相對值而已。 1.反應方程式： H atm H M e aq g (1 ) (1 ) 2 1 ) ( ) ( 2 Eo0伏特。 2.裝置：將白金電極置於1.0M 的鹽酸水溶液中，測定過程中氫氣( atm1 )通入電極 附近，則此裝置即是氫電極，亦可說成是標準電極。如圖6 2 所示。
3.結果：將任何一個半電池反應與氫電極，所組成的 完整電池，則該電池的電位差(電動勢)，即是該半 電池反應的電位。 圖6 2 標準氫電極裝置 五.還原電位： 1.定義：還原電位乃是指陰極(正極)的半反應電位，可以表示該物質獲得電子的傾向。 2.常見的還原電位，如下頁所示。 3.其中，F2具有最高的還原電位，表示F2是最強的氧化劑；而Li具有最低的還原 電位，則表示Li 是最強的還原劑。
(1)測定：若將各氧化還原物質置於陰極槽中，而以標準氫電極作為陽極，則所測 得的電池電壓，稱為標準還原電位，如圖6 3 為銅(左)與鋅(右)的標準還原電位。 圖6 3 銅與鋅 的標準還原電 位。 (2)結果： 電池 銅－氫 鋅－氫 電子流的方向 氫(陽極)銅(陰極) 鋅(陽極)氫(陰極) 陰極半反應 Cu(2aq) 2e Cu( )s 2 ( ) 2( ) 2Haq 2e H g 還原電位 2 Cu H 2 H Zn 所以(Cu Cu2 ) 0.340V 所以(Zn2 Zn) 0.763V 六.電位(Eo)與電位差(Eo)的性質： 1.E 、o Eo的大小均與溫度、壓力、溶液濃度有關；大部分的電池放電都是放熱反應 所以加熱會使得反應趨向左邊進行，因此使得E 、o Eo降低。 2.E 、o Eo的大小與電極板的形狀、大小、粗細無關。 3.E 、o Eo的大小與反應方程式的關係： 若方程式為ABCD之Eo x伏特，則 (1)反應逆向，則E 、o Eo變號不變值；即CDAB之Eo x伏特。 (2)方程式乘
n
倍，則E 、o Eo的大小不受影響；即nAnBnCnD之Eo x伏 特 。 因 為 電 位 是 一 種 反 應 趨 勢 ， 故 無 法 加 成 ； 但 電 功
電 位 差
電 量 ) (W EQ 是一種能量，則可以加成。 (3)不同方程式相加，則其E 、o Eo的變化如下所示： 若M Ma ae aq s) ( ) ( ，E1o m伏特；W1 m(96500a) M M abbe aq a aq ) ( ) ( ) ( ，E2o n伏特；W2 n(96500b)則M M ab ab e aq s ( ) ) ( ) ( ) ( ，E3o x伏特；W3 x[96500(ab)]，因為電功可 加成；所以，W1W2 W3 m(96500a)n(96500b)x[96500(ab)]， 故可得 b a bn am x 。 4.由E (半電池電位)求得o Eo(全反應電位差)： (1)Eo陽極氧化電位
陰極還原電位。 如， 2 () ) ( ) ( 2 ) (s Br l Znaq 2Braq Zn ，Eo Zn的氧化電位＋ 2 Br 的還原電位。 (2)Eo陽極氧化電位－陰極氧化電位。 如， ( ) 2 ) ( ) ( ) (s 2Agaq Znaq 2Ag s Zn ， Eo Zn的氧化電位－Ag的氧化電位。 (3)Eo陰極還原電位－陽極還原電位。 如， ( ) 2 ) ( 2 ) ( ) (s Niaq Znaq Nis Zn ， Eo Ni2的還原電位－Zn2的還原電位。 (4)Eo－(陽極還原電位
陰極氧化電位)。 如， ( ) 2 ) ( 2 ) ( ) (s Niaq Znaq Nis Zn ， Eo －(Zn2的還原電位＋Ni的氧化電位) 5.Eo的符號決定反應方向： (1)若Eo0，反應為自發反應。 (2)若Eo0，反應為非自發反應；換句話說，該反應之逆向反應為自發反應。 (3)若Eo0，則表示反應呈平衡狀態，沒有電流的產生。 6.Eo值愈大，代表電池發生反應的趨勢愈大，但並不代表反應速率會比較快。 7.E 的用途，除了可以求得o Eo外；亦可用來預測氧化劑、還原劑的強弱，如 (1)氧化電位愈高，則是愈強的還原劑。 (2)還原電位愈高，則是愈強的氧化劑。 8.若參考電極的半反應E 值的標準改變，則所有半反應的o E 值均會改變，但全反o 應的Eo仍不改變。 9.Eo 是指向右反應的趨勢，若增加反應物離子濃度，則使得反應更容易向右進行， 故Eo會加大；反之，若增加生成物離子濃度，則使得反應更容易向左進行，故 o E 會變小。 七.反應的傾向： 1.失去電子傾向大者：本身易氧化，還原力大，易使他物還原，具有較高的氧化電位。 2.得電子傾向大者：本身易還原，氧化力大，易使他物氧化，具有較高的還原電位。 3.金屬氧化傾向(丟電子)： (1)金屬氧化電位的順序(還原力的大小、還原劑的強弱)：
Rb
K
Cs
Ba
Sr
Ca
Na
Mg
Al
Mn
Zn
Cr
Fe
Co
Ni
Sn
Pb
Li
Au Pt Ag Hg Cu H2 (2)金屬活性的大小順序： Au Pt Ag Hg Cu H Pb Sn Fe Zn Al Mg Na Ca K 4.非金屬元素獲得電子(氧化力的大小、氧化劑的強弱)的趨勢： (1)VII 族：F2 Cl2 Br2 I2。 (2)VI 族：O2 SSeTe。 (3)同列非金屬元素，原子序愈大，獲得電子的傾向愈大。(VIII 族例外) 八.電池組：以電池I ZnFe2、電池II CuAg為例。 1.定義：將四個半電池反應組成一雙電池。 甲Zns Zn2aq 2e ) ( ) ( Eo 0.76V 乙 ( ) 2 ) (aq 2e Fes Fe Eo 0.44V 丙 Cu( )s Cu(2aq) 2e Eo 0.34V 丁 Ag(aq) e Ag(s) Eo 0.80V 2.接法：如果甲乙先組成電池 I 而丙丁則組成電池 II 。 (1)順向相接：亦可稱之為同向相聯。 a.其接法是將電池 I 的陽極(Zn)接電池 II 的陰極( Ag)，電池 I 的陰極(Fe) 接電池 II 的陽極(Cu)，換句話說是不同名極相接。如圖6 4 。 b.電子流：兩電池一致，無相衝。 電池 I 電 池 II Zn的反應Zns Zn2aq 2e ) ( ) ( Cu的反應 2 ( )s (aq) 2 Cu Cu e Fe的反應 Fe(2aq) 2e Fe( )s Ag的反應 Ag(aq) e Ag(s) 圖6 4 順向相接的雙電池 (2)逆向相接：亦可稱之為反向相聯。
a.其接法是將電池 I 的陽極(Zn)接電池 II 的陽極(Cu)，電池 I 的陰極(Fe)接 電池 II 的陰極( Ag)，換句話說是同名極相接。如下圖6 5 。
b.電子流：兩電池不一致，會相衝。所需由 o E 較大的電池判斷。逆聯時，電池 電壓較小的一方，會被迫將其電子流逆向，故其陽、陰極會相反，而形成電解 池，但因為是變成被電解，故正、負極不變。 電 池 I 電 池 II Zn的反應 2 (aq) 2 ( )s Zn e Zn Cu的反應 Cu( )s Cu(2aq) 2e Fe的反應 Fe( )s Fe(2aq) 2e Ag的反應 Ag(aq) e Ag(s) 圖6 5 逆向相接的雙電池 3.結果： (1)順向相接時，雙電池的總電壓為兩電池的電壓之和；逆向相接時，雙電池的總電 壓為兩電池的電壓之差。 (2)四個不同半電池，可組成6個單電池： 4 6 2 C 。 (3)四個不同半電池，亦可組成6個雙電池，但只有3種電壓。雙電池的電位差算法 如下：先找所有半電池的氧化電位，然後 a.最大電壓：(1st4th)(2nd 3rd)或(1st3rd)(2nd 4th)，換句話說可以寫 成(1st2nd)(3rd4th)。 b.最小電壓： (1st2nd)(3rd4th) 或(1st3rd)(2nd4th) 。 c.中間電壓：(1st2nd)(3rd4th)。 1. 已 知 ， O2 2H 2e H2O2 V Eo 0.68 ， MnO H e Mn H O 2 2 4 8 5 4 V Eo1.49 ，則反應 H O MnO H O Mn H O 2 2 2 4 2 2 2 6 5 2 8 5 的電動勢是多少？ 2.已知，Cu20 .153V Cu0 .521V Cu；Fe30 .771V Fe2 0.44V Fe，則下列各選項中，可發生 自身氧化還原反應的是 (A)Fe2 (B)Cu2 (C)Cu (D)Fe3。 (C)
3.下列關於標準氫電極的敘述中，錯誤的是 (A)氫氣壓力為1atm (B)溫度為0oC (C)氫 電極所在的[H]1.0M (D)化學家把氫電極電位定為零。 4.將下列各組金屬浸於稀硫酸，其所組成的電池中，電壓最大的是 (A)Pb、Zn (B)Zn 、Cu (C)Zn、Ag (D)Pb、Ag。 5.已 知 ，Eo(Zn Ag)1.56V 、Eo(ZnCu2)1.10V， 則Eo(CuAg)？ ) 46 . 0 ( V 6.已知，Eo(CuCu2)0.34V 、Eo(Ag Ag)0.80V 、Eo(NiNi2)0.25V ， 則下列各電池的電壓是多少？ (1)Eo(NiAg)? (2)Eo(CuAg)? (3)Eo(NiCu2)? 7.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)測半電池電位時，氣體之標準狀態為1atm 、25oC (B)測半電池電位時，離子之標準狀態為1.0M (C)測半電池電位時，純物質之標準 狀態是25oC 時，其本身存在之狀態 (D) ) 1 , ( 2 ) 0 . 1 , ( 2 2Haq M e H g atm V Eo0.0 作 為測半電池電位之標準 (E)半反應之電位與濃度無關，而與莫耳數有關。
8. 已 知 ， Ce4 e Ce3 Eo 1.61V 、 Ce33e Ce Eo2.48V ， 則 Ce e Ce44 的 Eo？ 9.下列四個標準半電池氧化電位，Eo(CrCr3) 0.74V 、Eo(FeFe2) 0.44V 、 V Ni Ni Eo( 2) 0.25 、Eo(CuCu2)0.34V ，若兩兩相接，再連成雙電池 後，則 (A)共有六種連接法 (B)共有三個不同的淨電位差 (C)最高淨電位差1.27V (D)最低淨電位差0.89V (E)CrFe2電池與NiCu2電池順向串聯時，可得最高 淨電位。 10.有四種金屬的氧化電位，Mg2.37V、Zn0.76V 、Ni0.25V 、Ag 0.8V ，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，則剛組合時此電池的標準 電壓為多少伏特？ (A)0.56 (B)2.66 (C)2.16 (D)3.68。 11.已知，有下列各種還原電位， Zn2 e2 Zn Eo 0.76V Ni2 e2 Ni Eo0.23V Cu2 e2 Cu Eo 0.34V Ag e Ag Eo0.80V ，則 (1)下圖裝置中，伏特計的讀數大約是多少？ (2)Zn電極為哪一極(陰、陽)，其半反應式為何？ (3)Cu電極為哪一極(正、負)，其半反應式為何？
12.已知，以氫電極為標準電位時，I 2e 2I 2 Eo0.53V ；若改訂 e I I2 2 2 V Eo0.00 為測半電池電位之標準，則下列敘述中，錯誤的是 (A)所有的半反應之 標準還原電位均減小 (B)一切半反應之標準還原電位均增大 (C)2NaI2 2NaI 的 o E 不變 (D)2H 2e H2 的 o E 會變小。 13.一燒杯中置入1.0M 的Au NO( 3 3() aq)水溶液，插一金棒為電極，另一燒杯中置入1.0M 的Pb NO( 3 2() aq)水溶液插一鉛棒為電極，兩燒杯以鹽橋相連，兩電極用導線相連， 則下列各項敘述中，錯誤的有 (A)鉛棒發生氧化作用 (B)鹽橋內NO3 有游至金半電 池的傾向 (C)兩溶液均為中性 (D)整個反應中電子無增減 (E)兩燒杯中之陽離子濃度 皆減少。 14. 已 知 ， 下 列 各 種 電 池 的 Eo(NiCu2)0.59V 、 Eo(PbCu2)0.47V、 V Au Pb Eo( 3 ) 1.65 ，則 (1)Eo(NiAu3) ？ (2)若改定Ni2 2e Ni的Eo0.0V ， 則Pb2 2e Pb的Eo？Eo(PbCu2)？ (3)若將Ni的電極面積增大，則Eo(Ni Au3)？ (4)NiCu2電池、PbCu2電池、PbAu3電池，各放電一段時間後，整個電池 內陽離子數目增加、減少或不變？
15.甲、乙兩同學合力製作一組鋅銅電池，其中鋅棒為陽極，銅棒為陰極。陽極與陰極半 電池內，各置入1.0M 、25.0mL的硫酸鋅溶液與硫酸銅溶液，並以鹽橋連通各半電 池槽。當電池放電一段時間後，電壓降為零。則下列有關該鋅銅電池的敘述中，正確 的是 (A)陰極半電池中的銅離子，其濃度應為零 (B)此時鋅棒與銅離子不會再繼續進 行氧化還原反應 (C)若於陽極半電池中再連接一支大小相同的鋅棒，則電池可繼續 釋放電能 (D)若將陽極半電池中的鋅離子與鋅棒，同時倒入陰極電池槽中，則鋅棒 的質量會減少，而銅棒的質量會增加 (E)承選項(D)，若繼續等待，電池電壓會呈現 負值。(91 指考預試) <Homework 6-2> 1.下列各種鹼金屬元素在水溶液中，最強還原劑的是 (A)Li (B)Na (C) K (D)Cs。(A) 2. 已 知 下 列 各 半 反 應 之 標 準 還 原 電 位 ， A e A Eo0.52V 、 B e B V Eo0.80 、A2 e A Eo0.16V 。則電池反應A2B A2 2B的Eo？ ) 46 . 0 ( V 3.下列金屬棒中，用來攪拌硝酸鐵(Fe(NO3)2)溶液時，會發生溶解現象的是 (A)鋅 (B) 鋁 (C)銅 (D)鉑 (E)鎂。(ABE) 4.有五種金屬 A 、 B 、C、 D 、 E ，獲得如下實驗結果： (1) A 、 D 可溶於鹽酸，但 B 、C 、 E 則否 (2) D 在常溫下能分解水，而 A 在高溫下可分解水蒸氣 (3) B 可溶於含 ) ( aq C 的溶液中而置換出C ，但不可溶於含E( aq )之溶液中，則 (A)還 原 力 D AEBC (B) 氧 化 力 D A E B C (C) 還 原 劑 強 度 D A E B C (D) 氧 化 劑 強 度 C B E A D (E) 還 原 電 位 C C B B E E A A D D 。(AD) 5.下列關於ZnCu2電池的敘述中，正確的是 (A)作用後，Zn2逐漸進入CuCu2 的半電池中 (B)兩半電池間所裝鹽橋的作用使電子在其中流動 (C)測電壓時，伏特計 之正端接於鋅極 (D)鹽橋移開後，則電壓為零 (E)反應後陽極減輕之重等於陰極所增
加重量。(AD) 6.下列關於電池或電解池中電極的規定的敘述中，正確的是 (A)電子流出的極亦即發生 氧化作用的極，稱為陽極 (B)電子流入的極亦即發生還原作用的極，稱為陰極 (C)電 池中電子流出的極實用上稱為負極 (D)電池中電子流入的極實用上稱為正極 (E)電解 時電池的陽極連接電解池的陽極。(ABCD) 7.在燒杯甲中置入銅片與硫酸銅溶液，設實驗溫度固定，所用溶液的濃度均為 M1 ， 當乙燒杯中置入下列何種物質時，可得一最大電壓的電池？ (A)鋁與鋁鹽溶液 (B)銀 與銀鹽溶液 (C)鐵與亞鐵鹽溶液 (D)鎂與鎂鹽溶液。(D) 8.下列關於鋅銅電池 2 ) ( ) ( ) ( 2 ) (aq Zns Cus Znaq Cu Eo1.1V 的敘述中，正確的是 (A)鹽 橋的功用在聯結二極間的電路 (B)陽極可析出銅 (C)電池用完時，電位差為 0 伏特 (D) 電 池 用 完 時 ， 氧 化 還 原 反 應 達 到 平 衡 (E)Cu2 2e Cu， Eo0.34V ， 所 以 Cu e Cu 4 2 2 2 ，Eo0.68V 。(ACD) 9.已知，標準還原電位，Ag 0.80V 、 V Cu2 0.34 、Ni2 0.25V ，則 (A)Ni2 可 氧 化 Ag (B)Eo(NiCu2) 0.59V (C)Eo(NiAg)1.05V (D) 電 池 ) (Ni Ag 的Ni極與電池(Ni Cu2)的Cu極連結時，輸出電壓為1.64V (E)承 (D)，若Ag極與Cu極連結時，輸出電壓為0.46V 。(BCDE) 10.依下列數據，回答有關「秒錶反應」的問題： IO3 H e I2 3H2O 2 1 5 6 V Eo1.20 IO3 6H 6e I 3H2O V Eo1.09 I 2e 2I 2 Eo0.53V SO2 H e HSO3 H2O 4 3 2 V Eo0.11 (1) 3 IO 會先與HSO3作用產生I 。試寫出此反應的反應方程式。此反應為何是自然 發生？Eo？伏特(可，Eo 0.98V) (2)當 3 HSO 耗盡時，過量的IO3又與I 作用產生 I2；I2再與澱粉作用，使溶液 顯出藍色。試寫出IO3與I 產生 I2的反應方程式。此反應的Eo？伏特(可， ) 67 . 0 V Eo (3)I2是 否 能 氧 化 3 HSO ？ 試 寫 出 其 反 應 方 程 式 ， 並 以 Eo說 明 。( 可 ， ) 42 . 0 V Eo 11.已知Eo(ZnZn2)0.76V 、Eo(I I ) 0.53V 2 2 ，則 (1)Eo(ZnI2)？(1.29V) (2) 若 定 Eo(H H ) 1.00V 2 ， 則 Eo(ZnZn2) ？ ( ) 2 I Zn Eo ？ (1.76V 、 ) 29 . 1 V 12.已知，標準還原電位圖，如右圖所示(酸性溶液)，則 (1)Tl在酸性溶液中是否穩定？是否會進行自身氧化還 原反應？(穩定，否) (2)當Tl 與H( aq )反應時，會產生哪些離子？(Tl)
(3)若Eo(Cl Cl ) 1.36V 2 ，則Tl 與 2 Cl 是否會發生反應？若會，則產物有哪些？ (會、Tl、Tl3、Cl) (4)試寫出所有反應的平衡方程式。 (2Tl2H 2Tl H2、2TlCl 2Tl 2Cl 2 、2 3 2 6 ) 3 2 Cl Tl Cl Tl 13. 已 知 ， Al3 3e Al Eo1.66V 、 Pb2 2e Pb Eo 0.13V 、 Ag e Ag Eo0.80V 、Cu2 2e Cu Eo0.34V ，則將鋁鉛電池與銀銅電 池的鉛極與銀極相接後，其Eo？(1.07V) 14.下列關於標準氫電極的電位Eo 0.00V 伏特的敘述中，正確的是 (A)化學家共同定 義的 (B)利用反應過程中，能量變化所推算出來的 (C)由理論計算得到的 (D)由實驗測 得的。(A) 15.下列各項敘述中，錯誤的是 (A)氯氣可以將碘離子氧化成碘分子(I2) (B)以鋁棒攪拌 ) ( 2 3) (NO aq Fe ，鋁棒會溶解 (C) 2 2( ) ) ( ) ( ) (s 2H aq Znaq H g Zn Eo 0 (D)電化電池是 將化學能轉換成電能。(C) 16.右圖是一個鋅銅電池的簡易裝置，則下列有關該鋅銅電池的敘 述中，正確的是 (A)U 型管內為電解質溶液 (B)銅極所在燒杯需 盛鋅鹽的水溶液 (A)電路接通時，溶液中的正離子會游向負極 (D)以伏特計測量電壓時，電池的正極需接到伏特計的負極。(A) 17. 鋅 銅 電 池 的 反 應 可 表 示 為 Cu(2aq) Zn( )s Cu( )s Zn(2aq) 1.10 o E V ，則下列關於此電池的敘述中，正確的是 (A)鹽橋的 功用在連接兩極間的電路 (B)陽極可析出銅 (C)電池用完時，電位差為零伏特 (D)電池 用 完 時 ， 氧 化 還 原 反 應 達 平 衡 (E)Cu(2aq) 2e Cu( )s ， 0.34 o E V ， 所 以 2 ( ) ( ) 2Cuaq 4e 2Cus ， 0.68 o E V 。(ACD)(83 日大) 18 下列有關銅銀電池的敘述中，正確的有 (A)銅極發生氧化 (B)銀極重量增加 (C)電子 由銅極經溶液流入銀極 (D)外接伏特計之負端與銅極相接 (E)反應結果，溶液中陽離 子總莫耳數不變。(ABD) 19.已知，反應3V( )s 2SbO(aq) 4H(aq) 3V(2aq) 2Sb( )s 2H O2 ( )l ，Eo 1.387V。若釩的 還原電位為1.175V，則下列半反應SbO(aq) 2H(aq) 3e Sb( )s H O2 ( )l 的還原電位 是多少V ？ (A)0.212 (B)－0.106 (C) 0.0353 (D)－0.212。(A) 20.將一塊米粒大小的金屬鈉放置於一乾燥的濾紙上，置於一倒置的漏斗下，再輕放於 一含有酚酞的水溶液表面如右圖所示，則下列敘述中，錯誤的是 (A)濾紙吸水，水和鈉起反應，產生氣體 (B)完全反應後水溶液仍 呈無色 (C)在漏斗頂可以用火點燃 (D)本實驗是一種氧化還原反應。 (B)
6-3 常用的伏打電池 一.乾電池：又稱之為勒克朗舍電池或酸性的碳鋅 電池。 1.構造：如圖6 6 所示： 2.電極： (1)陰極(正極)：碳棒或石墨棒。 (2)陽極(負極)：鋅殼。 3.電解質：兩極間以糊狀物的氯化銨(NH4Cl)、 氯化鋅(ZnCl2)、二氧化錳(MnO2)的混合物作 為電解質；其用途分述如下： 圖6 6 乾電池的構造 (1)氯化銨：於陰極反應會產生氨氣(NH3)有助於Zn的離子化。 (2)氯化鋅：降低電解液的冰點、吸收NH3變成Zn(NH3)2Cl2。 (3)二氧化錳：氧化劑兼去極劑。 4.放電反應： (1)陽(負)極半反應： Zn e Zns 2aq 2 ) ( ) ( (2)陰(正)極半反應： ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 2 2 2NHaq e NH g H g 2MnO2(s) H2(g) Mn2O3(s) H2O(l) ) ( 2 2 3 ) ( ) ( 3 2 ) (aq 2NH g 2Claq Zn(NH ) Cl s Zn ，最後兩個反應均為去極反應，所以MnO2、ZnCl2都是去極劑。最後上述三個 反應方程式合併，則可得陰極半反應方程式是
( ) 2 3( ) 3 2 2( ) 2 () 2 ) ( ) ( 2 2 ) ( 4 2 2 2 ( ) 2NH aq MnO s Znaq Claq e Mn O s Zn NH Cl s H Ol (3)全反應：2NH4Cl(aq) 2MnO2(s) Zn(s) Mn2O3(s) Zn(NH3)2Cl2(s) H2O(l)。 5.性質： (1)一次電池，不可充電，無法重複使用。 (2)負極雖是碳棒，但碳棒只有擔任傳遞電子的功用，並沒有直接參予化學反應，故 是惰性電極；然而真正是負極(陽極)反應的是二氧化錳(MnO2)。 (3)電壓為 1.5 伏特。因為攜帶方便、價格便宜，所以是應用最廣、產量最大的電池。 (4)乾電池久置不用亦會失效；因為鋅殼會逐漸被反應掉。 2 3 2 4 2 2NH Cl ZnCl NH Cl Zn (5)若乾電池使用時間過長或用電量太大，則會因為陰極表面累積過多氫氣，而使電 位降低，而無法使用；但過一陣子後(氫氣會與二氧化錳作用)，電位就恢復可再 使用。 (6)使用放電一段時間後，電壓會逐漸降低，終至無法使用；若儲存不用，一段時 間後亦損失電能。 (7)不可充電。因為用完後，仍有氫會在碳棒附近，而一充電，會加熱氫氣造成爆炸 1.下列關於勒克朗舍電池敘述中，正確的是 (A)電壓2V (B)以碳為還原劑 (C)主要是四 價錳氧化鋅金屬之反應 (D)兩極間以乾燥、粉末狀的NH4Cl、ZnCl2、MnO2作填充 料。 2.下列有關乾電池的敘述中，正確的有 (A)負極為碳棒，正極為鋅殼 (B)以糊狀NH4Cl 、 2 ZnCl 、MnO2混合物做電解液 (C)放電時陰極附近有氣體生成，故使用一段時間後 電力漸弱，但隔一段時間電力又可恢復 (D)MnO2可當氧化劑及去極劑 (E)其電位為 V 5 . 1 。 3.右下圖是鋅碳電池的剖面圖。當這種乾電池放電時，下列哪一種物質獲得電子？ (A) 鋅 (B)碳棒 (C)氯化銨 (D)氯化鋅 (E)二氧化錳。(95 學測)
二.鹼性電池：電解液為鹼性的KOH 或NaOH，故稱鹼 性電池。 1.構造：如圖6 7 所示。 2.電極： (1)陽極(負極)：凝膠狀鋅。 (2)陰極(正極)：MnO2(中間集電棒僅純導電用)。 3.電解質：KOH或NaOH。 4.放電反應： 圖6 7 鹼性電池 的構造 (1)陽極：Zn( )s 2OH ZnO( )s H O2 2e (2)陰極：2MnO2( )s H O2 2e Mn O2 3( )s 2OH (3)全反應：2MnO2( )s Zn( )s Mn O2 3( )s ZnO( )s 5.性質： (1)電壓為1.54V 。 (2)與酸性乾電池比較，將陽極改成鋅粉，提高了反應面積，因此電流增加，且電 壓穩定，使用壽命較一般乾電池長，且在低溫仍有良好性能。 (3)為防止鋅表面產生氫氣而腐蝕，通常以汞鋅合金為負極，為防止公害，使用後 須回收。 三.鉛蓄電池：又可稱為鉛酸電池。 1.構造：如圖6 8 所示。 2.電極： (1)陽極(負極)：鉛(Pb)。 (2)陰極(正極)：二氧化鉛(PbO2)。 3.電解液：比重為1.2~1.3的稀硫酸。 圖6 8 鉛酸電池的構造 4.放電反應： (1)陽(負)極半反應： HSO PbSO H e Pb(s) 4(aq) 4(s) (aq) 2 Eo 0.35V 1
亦可寫成Pbs SO2aq PbSO4(s) 2e ) ( 4 ) ( (2)陰(正)極半反應： ) ( 2 ) ( 4 ) ( 4 ) ( ) ( 2s 3H aq HSO aq 2e PbSO s 2H Ol PbO Eo 1.86V 2 亦可寫成 4( ) 2 () 2 ) ( 4 ) ( ) ( 2s 4H aq SO aq 2e PbSO s 2H Ol PbO (3)全反應：Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) 2H2O(l) Eo2.03V 5.充電反應： (1)為上述放電反應的逆反應即是。 (2)正極接外加直流電源的正極，負極接負極；使充電電流方向與電池放電的方向 相反。故此時鉛電池會變成一電解池。 (3)負極上的硫酸鉛恢復成鉛，正極的硫酸鉛恢復成二氧化鉛，同時水分減少，硫 酸的濃度與密度均變大。 (4)用比重計測量稀硫酸密度的變化，即可知充電程度。 6.性質： (1)二次電池，可充電重複使用。 (2)每個電池的電壓約為2.0V ；一般汽機車所用的電瓶則為3 或 6 個鉛蓄電池串聯 所形成，故電壓為6V 或12V 。 (3)放電過程中的改變：如圖6 9 所示。 a.兩極的重量均會增加，且均生成了硫酸鉛(PbSO4)。 b.電解液稀硫酸的濃度、比重降低了；而 pH 值升高了。 (4)充電過程中的改變與注意事項：如圖6 9 所示。 a.兩極的重量均會減少。 b.電解液稀硫酸的濃度、比重變大了；而 pH 值降低了。 c.要用直流電充電。 d.正極(陰極、PbO2)接電源正極、負極(陽極、Pb)接電源負極。 e.充電過程中會產生氫氣與氧氣，有爆炸的危險，故充電時需打開電瓶的蓋子。 充電過程 放電過程
圖6 9 鉛蓄電池的充電與放電 (5)放電是自發反應(化學能變成電能)；充電則是非自發反應(電能變成化學能)。 (6)廢鉛電池需回收，不可任意丟棄。 4.下列有關鉛蓄電池放電過程的敘述中，錯誤的是 (A)陽極Pb被氧化成PbSO4 (B)陰 極 PbO2被 還 原 為 PbSO4 (C) 放 電0.1F 時 ， 兩 極 共 增 重8g (D) 放 電0.1F 時 4 2SO H 消耗0.2mol。 5.下列有關鉛蓄電池的敘述中，正確的是 (A)陽極為鉛，陰極為二氧化鉛 (B)電解液為 稀硫酸 (C)通常其電壓為 1.5 伏特 (D)電池電壓與極面積有關，極面積愈大，電壓愈 高 (E)可以充電，因此可以反覆使用。 6.鉛蓄電池是以鉛為負極、二氧化鉛為正極，而兩種電極均浸於稀硫酸溶液所構成的一 種電池。可用比重計測定溶液的比重，來決定是否需要充電。鉛蓄電池在放電時，下 列相關的敘述，哪些正確？(應選三項) (A)稀硫酸的濃度增大 (B)稀硫酸的濃度減小 (C)溶液的密度增大 (D)溶液的密度減小 (E)正極、負極的重量都增加 (F)正極重量減 少，負極重量增加。(96 學測) 7.已知，鉛蓄電池的全反應是 4 2 H HSO PbO Pb PbSO4 H2O(未平衡)，則下列 各項敘述中，正確的是 (A)全反應方程式平衡後，各項係數之總和為 10 (B)Pb在陽 極被氧化成Pb2 (C)Pb2在陰極被還原成Pb (D) 2 PbO 在陰極被還原成Pb2 (E) 電池內之硫酸比重變小，則電池之電壓降低。 8.下列關於鉛酸電池，於放電過程中的敘述，正確的是 (A)PbO2之量增加 (B)Pb2被 氧化為Pb4 (C) 2 4 SO 同時向陰極及陽極移動 (D)水和硫酸濃度都減少。
四.鎳鎘電池： 1.構造：如圖6 10 所示： 2.電極： (1)陽極(負極)：鎘(Cd)。 (2)陰極(正極)：鹼式氧化鎳(NiO OH( ))。 3.電解質：鹼性溶液，一般都使用氫氧化鉀水溶液。 4.放電反應： (1)陽(負)極半反應： OH Cd OH e Cd(s) 2 (aq) ( )2(s) 2 (2)陰(正)極半反應： ( ) 2 ( ) 2( ) ( ) ( )s l ( ) s aq NiO OH H O e Ni OH OH 圖6 10 鎳鎘電池構造 (3)全反應：Cd( )s 2NiO OH( )( )s 2H O2 ( )l Cd OH( )2( )s 2 (Ni OH)2( )s 。 (4)充電反應：為上述反應的逆反應即是。 2.性質： (1)電壓為 1.4 伏特。 (2)使用壽命略長於鉛蓄電池，並可以完全密封方式出售。 (3)電壓穩定、電流強且可持續放電；常用於預備電源、緊急照明、筆記型電腦、攝影 機。 (4)有記憶效應。 (5)一般而言，鎳鎘電池可充放電次數(達原充電量之 80％)在 1200 次以上。鎘有毒， 會對人體造成痛痛病。 五.鎳氫電池：為上述鎳鎘電池之環保改良。 1.電極： (1)負極：鑭系貯氫材料。 (2)正極：鹼式氧化鎳(NiO OH( ))。 2.電解質：鹼性溶液，一般都使用氫氧化鉀水溶液。 3.放電反應： (1)陽極：LaNi H5 6 6OH LaNi5 6H O2 6e (2)陰極：NiO OH( ) e H O2 Ni OH( )2 OH
4.充電時則為上述之逆反應。 5.鎳氫電池可充放電次數(達原充電量之 80％)，在 500 次以上，比鎳鎘電池差，但記 憶效應較小，不過價錢較高。 六.鋰離子電池： 1.電極：如圖6 11 。 (1)負極：金屬鋰與石墨(以C6表示)的結合材料(Li Cx 6)。 (2)正極：鈷或錳氧化物與鋰鹽的複合材料(Li CoO1x 2，二氧化鋰鈷)。 2.電解質：溶於有機溶劑的鋰鹽或改良式膠態鋰鹽。 3.放電反應： (1)陽極：Li Cx 6( )s xLi C6( )s xe
(2)陰極：Li CoO1 x 2( )s xe xLi LiCoO2( )s
(3)全反應：Li Cx 6( )s Li CoO1x 2( )s C6( )s LiCoO2( )s 4.充電時則為上述之逆反應。 5.鋰電池的最大優點為充電時無記憶效應，故可隨時 充電。重量輕且具有高電壓及高能量密度(即單位體 積或單位重量中所具有的能量，為鎳鎘的2 倍)，目前市面上較高檔的充電電池多為 此類電池。根據研 圖6 11 鋰離子電池構造 究指出，筆記型電腦電池充飽電後放置在25oC下，容量平均每年會降低20％。因此 讓電池保持半充滿狀態並置於防潮箱，可延長其壽命。 七.燃料電池： 1.定義：是一種利用可被氧化的燃料(如，CH4、 2 H 、CO)與氧氣(不是燃燒)反應，而產生電能的 電池。 2.構造：以氫燃料電池為例，如圖6 12 所示。 3.電極：陰、陽兩極都是用覆蓋白金觸媒的多 孔性碳板做電極。 4.電解液：高濃度的KOH(aq)，反應溫度約70 ~140Co。 圖6 12 燃料電池的構造 5.放電反應： (1)陽(負)極半反應： OH H O e H g 4 aq 4 l 4 2 2( ) ( ) 2 () (2)陰(正)極半反應：
2 () ( ) ) ( 2g 2H Ol 4e 4OH aq O (3)全反應：2H2(g) O2(g) 2H2O(l) 6.優點： (1)轉換效率高：一般的火力發電廠，須先將燃料轉換成熱能，再將熱能轉換成電能 ， 容易造成能量的流失，其轉換效率約為40%；理論上燃料電池是可以100%的 能量轉換的。 (2)因為產物是水，所以不會造成環境污染的問題。 7.缺點： (1)其電極是以白金覆蓋當催化劑，所以價格昂貴；除在太空船外，用途受限。 (2)三相接處技術困難。(氣態燃料、液態電解質、固態電極) (3)電解液具有很強的腐蝕性。 9.下列有關氫氧燃料電池的敘述中，錯誤的是 (A)燃料電池在電化學過程理論上無法百 分之百將化學能轉成電能 (B)是一種不會造成污染的電池 (C)此種電池在設計時的困 難在於如何有效的使三相(氣體燃料、液態電解質與固態電極)接觸 (D)只要一直供給 燃料，可連續使用供電。 10.下列有關電池的敘述中，正確的是 (A)電化電池中發生的反應是氧化還原反應 (B)電 化電池的電極一定直接參與反應 (C)蓄電池充電時的陰陽極與放電時的陰陽極相反 (D)燃料電池能完全把化學能轉化成電能 (E)在勒克朗舍電池中金屬鋅當做還原劑， 2 MnO 當做氧化劑。 11.已知，氫氧燃料電池的反應方程式可寫成2H2(g) O2(g) 2H2O(l)，則下列敘述中， 正確的是 (A)燃料電池把化學能轉換成電能的效率比傳統火力發電的能量轉換功率 高 (B)每消耗 1 莫耳氧氣，可產生 2 法拉第電量 (C)放電時，電池中之OH濃度漸 增 (D)放電時，氧氣在陰極反應 (E)可用高濃度之KOH 溶液作電解質。
12.下列有關電池的敘述中，正確的有 (A)乾電池(勒克朗舍電池)的陽極是其鋅罐 (B)蓄 電池可以直接使用交流電充電 (C)理論上，燃料電池的能量轉換效率，低於將燃料 燃燒所得的熱用來發電的能量轉換效率 (D)鉛蓄電池的溶液含硫酸 (E)標準半電池電 位是以氫電極在1atm、25oC 下、[H]1.0M 的溶液，其電位定為零伏特。 13.甲車的電瓶電量不足，無法發動，而乙車發動後，利用其電瓶幫甲車充電。則下列 關於此充電過程的敘述中，正確的是 (A)充電時，電子是從負極流向正極，所以乙 車電瓶的負極應接連在甲車電瓶的正極 (B)甲車電瓶的二氧化鉛電極發生氧化反應， 而乙車的則發生還原反應 (C)充電後，甲車電瓶的陰極與陽極重量都會增加 (D)充電 後兩車電瓶的硫酸濃度都下降。 14.氫氧燃料電池的反應方程式為2H2(g) O2(g) 2H2O(l)，則下列有關氫氧燃料電池的 敘述中，正確的是 (A)燃料電池把化學能轉換成電能的效率比傳統火力發電的能量 轉換功率高 (B)每消耗 1 莫耳氧氣，可產生 2 法拉第電量 (B)放電時，電池中之OH 濃度漸增 (D)放電時，氧氣在陰極反應 (E)以高濃度KOH(aq)作電解質。(86 日大) 15.氫氧燃料電池是太空飛行的重要能量來源，右下圖的燃料電池是以氫與氧為反應物， 氫氣在鎳極與OH反應，氧氣在氧化鎳極與水反應，反應的淨產物是水，氫氧化鉀 水溶液為電解液。根據化學電池的原理，則下列有關此電池的敘述中，正確的有 (A)氧氣是被水還原，氫氣是被OH氧化 (B)氧氣在陽極被還原，氫氣在陰極被氧化 (C)電子在外電路的導線中，從氧化鎳極向鎳極移動 (D)電池放電時，氫氧化鉀水溶 液中的pH 值會逐漸下降。
16.下列有關鉛蓄電池在充電時的敘述中，正確的是 (A)稀硫酸的濃度增大 (B)鉛仍為負 極 (C)二氧化鉛變成負極 (D)鉛變成陰極 (E)正極重量減少，負極重量增加。 17.下列有關鉛蓄電池的敘述中，正確的有 (A)放電時正極增加的重量恰為負極增加重 量的1.5 倍 (B)充電時，原PbO2極為陽極 (C)放電時，電解質溶液的 pH 值增加 (D) 充電時，原Pb極應連接至電源的陽極 (E)屬於二次電池。 18.下列有關常用電池的敘述中，錯誤的是 (A)蓄電池是使用後可經充電再使用的電池 (B)燃料電池亦可經由充電達到反覆使用的目的 (C)鉛蓄電池以鉛作負極，另一極則 在鉛塗上二氧化鉛作為正極，兩極皆浸泡在稀硫酸溶液中 (D)鎳鎘電池是以鎘為負 極，以氧化鎳(III 或IV)正極，而以氫氧化鉀為其電解溶液。 <Homework 6-3>
1.下列有關乾電池敘述中，正確的有 (A)MnO2為催化劑 (B)MnO2可除去碳棒表面所
附著的氫 (C)NH4Cl當做還原劑 (D)NH4Cl與Zn2作用生成[Zn(NH3)4]2化合物 (E)電池中各物絕對乾燥。(B) 2.乾電池中的去極劑是 (A)NH4Cl (B)ZnCl2 (C)NH3 (D)MnO2。(D) 3.下列關於鉛蓄電池的敘述中，正確的是 (A)PbO2不論在充電或放電時，均為正極 (B)放電時陽極重量減輕 (C)充電時Pb極要接直流電源的正極 (D)放電時 4 HSO 只游 向陽極。(A) 4.下列關於氫氧燃料電池的敘述中，錯誤的是 (A)如何使三相有效接觸為設計困難之 一 (B)燃料電池陽極反應 H OH H O e l aq g 4 4 4 2 2( ) ( ) 2 () (C)電極以白金做覆蓋物， 實際利用成本高，普遍用於工廠中 (D)以KOH(aq)為電解液。(C) 5.下列有關以氫氧為燃料的燃燒電池的敘述中，正確的是 (A)採用惰性電極 (B)為非均 勻相反應 (C)在強酸中進行氧化反應 (D)淨反應為 2( ) 2 2( ) 2 ( ) 1 g g g O H O H (E)氫被氧 化故自正極輸入。(AD) 6.下列有關電池的敘述中，錯誤的是 (A)電化電池中發生的反應是氧化還原反應 (B)電
