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111分科化學考科-03

[題組:第3-4題]
實驗課時進行電解濃食鹽水的實驗,實驗設計是以碳棒做為電極。大部分的學生實驗結果如圖 2 所示,陰極與陽極皆會產生氣體,且甲管與乙管的液面高度大致相同。

表1

半反應式 E° (V)
\(\text{O}_2\text{(g)} + 4\text{H}^+ + 4\text{e}^- \rightarrow 2\text{H}_2\text{O}\) 1.229
\(\text{SO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{O} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{SO}_3^{2-} + 2\text{OH}^-\) -0.936
\(\text{NO}_3^-(\text{aq}) + 2\text{H}^+ + \text{e}^- \rightarrow \text{NO}_2\text{(g)} + \text{H}_2\text{O}\) 0.80
\(\text{Cl}_2\text{(g)} + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Cl}^-\) 1.36
\(\text{Ag}^+(\text{aq}) + \text{e}^- \rightarrow \text{Ag(s)}\) 0.80

但是,有五組的學生誤將其他鹽類當成食鹽配成水溶液進行電解實驗。誤拿的五種鹽類,事後發現應為亞硫酸鈉、硝酸銀、氯化鉀、硫酸鎂、硝酸銅。學生找資料查到可能相關的標準還原電位數據,如表 1 所示。根據以上結果,回答下列問題。
3 在大部分學生正確使用濃食鹽水的結果中,甲管的氣體應為下列何者?
(A)氫氣
(B)氧氣
(C)氮氣
(D)氯氣
(E)二氧化碳

答案

略解:電解濃食鹽水,陽極產生Cl₂,陰極產生H₂。甲管為陽極產物氯氣。
答案:D 報錯
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111分科化學考科-04

[題組:第3-4題]
4 五組拿錯鹽類的學生中,有兩組學生很快就發現不對,因為在兩個集氣管中,有一管一直都沒有氣體產生,則他們所使用的鹽類分別為何?
(A)亞硫酸鈉、硝酸銀
(B)硝酸銀、氯化鉀
(C)氯化鉀、硫酸鎂
(D)硫酸鎂、硝酸鈉
(E)硝酸鈉、亞硫酸鈉

答案

略解:陽極產物為固體或無氣體者:AgNO₃(陽極產Ag)、Na₂SO₃(陽極產SO₄²⁻,無氣體)。其餘鹽類電解兩極均有氣體產生。
答案:A 報錯
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112分科化學考科-20

[題組:第20-22題]
水電解反應所產生的氫氣(H2)與氧氣(O2),可分別作為燃料與醫療用途。為了瞭解電解質與電極材料對於水電解反應的影響,小安利用NaOH、Na2SO4、KNO3 與NaNO3 作為電解質,搭配白金、不鏽鋼與石墨作為電極,設計了一系列水電解實驗,並將結果整理成表3 與圖5;表3 為水電解實驗氣體生成體積,圖5 為水電解實驗的電流效率。電流效率表示所流通的電流中,有多少比例實際進行水電解反應。

20 下列關於實驗結果的敘述,哪些正確?(多選)
(A) 當使用白金電極時,氫氣或是氧氣的產量,並不隨電解質的不同而有明顯變化
(B) 當使用不鏽鋼電極時,無論電解質種類為何,氫氣都是主要產物
(C) 當使用石墨電極時,無論電解質種類為何,氫氣的產量都相同
(D) 若使用NaOH 或Na2SO4 當作電解質,無論電極材料為何,產氫的電流效率都接近100%
(E) 若使用KNO3 或NaNO3 當作電解質,不鏽鋼電極產氫和產氧的效率都比石墨電極佳

答案

略解:(A)白金電極各電解質下H₂:O₂≈2:1,變化不明顯。
(B)不鏽鋼電極在KNO₃、NaNO₃時O₂產量>H₂。
(C)石墨電極在不同電解質下H₂產量有差異。
(D)NaOH、Na₂SO₄產氫效率接近100%。
(E)不鏽鋼產氧效率較石墨佳,但產氫效率不佳。
答案:A,D 報錯
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112分科化學考科-21

[題組:第20-22題]
21 在某個實驗條件下,小安獲得了如圖6 的實驗結果,試問下列哪一項最可能為此實驗的電極材料與電解質組合?(單選)
(A)電極材料:白金;電解質:甲-NaOH、乙-Na2SO4、丙-KNO3、丁-NaNO3
(B)電極材料:不鏽鋼;電解質:甲-Na2SO4、乙-NaNO3、丙- KNO3、丁-NaOH
(C)電極材料:不鏽鋼;電解質:甲-KNO3、乙-NaOH、丙-NaNO3、丁-Na2SO4
(D)電極材料:石墨;電解質:甲-NaNO3、乙-Na2SO4、丙-NaOH、丁-KNO3
(E)電極材料:石墨;電解質:甲-NaOH、乙-Na2SO4、丙-KNO3、丁-NaNO3

答案

略解:圖6顯示甲、丙氫氣極少,乙、丁氫氣較多且H₂:O₂≈2:1。對照表3,不鏽鋼電極在KNO₃、NaNO₃時產氫極少,在NaOH、Na₂SO₄時產氫正常,故選(C)。
答案:C 報錯
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