Question

題目死磕大師🪖

請問19題的CD
C為什麼要1.44/2 *33.6？
1.44/2從哪裡來的？

9. (A) 燃料電池陽極是負極,與電解池負極連接
(B) 電解池中的正極(陽極)反應式:
2OH (aq)
Oz(g)+H2O(l)+2e¯
與燃料電池的陽極反應式H→2H++2e不同
(C) 由 H2O(l) 1/ Oz(g)+Hz(g)知電解 1莫耳的水需2 法拉
第,產生(+1)=1.5 莫耳的氣體,在標準狀況下約共有
3.86×10×60x60
1.5×22.4=33.6公升,又電池提供
=1.44
96500
1.44
法拉第,這段時間內電解池產生的氣體約
×33.6=24.2
2
公升
100×10%
(D)NaOH濃度變為約
=11.5%
1.44
100
-
- ×18
2
(E) 電解後 NaOH 水溶液相當電解水,NaOH 濃度上升,pH
值上升

18-19題為題組
質子交換膜燃料電池(PEFC),其電解質
為離子交換膜,薄膜的表面塗有可以加速
反應之觸媒(大部分為白金),薄膜兩側
分別供應氫氣及氧氣,氫原子被分解為兩
個子及兩個電子,質子被氧吸引,再和
經由外電路到達此處之電子形成水分子,
陰陽極半反應如圖(5)。自由能(Gibbs free
energy)是系統能量的一部分,當整個系統
(如活細胞)溫度不變時,可以作功的能
量。Gibbs 根據熱力學第一及第二定律,
並假設在恆溫恆壓下進行提出自由能的公
式:AG=△H-TAS。總體電化反應是將化
學能自由能差(AG)轉變為電動勢(AE),
而氫的反應熱為286kJmol,熵變(AS)
為自發變化方向的狀態參數,假設溫度為
總反應式
2Hz+O+ 2HzOE=1.23V
陽極氣體
擴散層
2H2
4e-
陰極氣體擴散層
水
02
O+4H+4e-2H₂O
燃料
4H
空氣
2H4H+4e-
陽極反應式
陰極反應式
E=0V
E cell-1.23 V
觸媒層
質子交換膜
熱
圖(5)
330K時,能量損耗為:TAS=330K.163Jmol K' ≤53.79 kJmol-1,故轉換率:
AG
AH
286 kJ/mol -1 -53.79 kJ mol-
286 kJ/mol-1
#81.2%,可見能量轉化效率高。
112-6 分科
化學考科
請記得在答題卷簽名欄位以正楷簽全名
第6頁
共8頁
另外,我們可以改用含有氫原子的化合物做為燃料,替代氫氣做出其他種類的燃料電
池,例如:甲醇(CH3OH),可以經由和釕的顆粒催化劑層產生甲醇的氧化,水被
消耗失去質子以形成二氧化碳,穿過質子交換膜到達陰極,在那裡它們與氧氣反應產
生水,陽極與陰極的標準還原電位分別是0.04V與1.24 V。
18. 已知甲醇的莫耳燃燒熱=-725.76(kJ),液相標準熵變:127.24(J·mol-1/K),根
據本文內容,下列敘述哪些正確?
(A)文中第一段的燃料電池唯一產物是水液體,沒有汙染物排放,是環保型能源
(B)文中第二段的燃料電池的陽極半反應式:CH3OH+H2O→6H+6+CO2
(C)文中第二段的燃料電池的陰極半反應式:
2
-O2+6H+6e→3H2O
(D)文中第二段的燃料電池的標準還原電位1.2 V
(E)同溫時,文中第二段的燃料電池的能量轉化效率比第一段的燃料電池高
19. 如果使用文中第一段的燃料電池連接鉑電極去電解10%NaOH水溶液100克,經10小
時後發現 NaOH 濃度變為X%,電流保持3.86安培,設水不因蒸發而逸出,電量的利
用率為100%。下列敘述,哪些正確?
(A)電解池中連接燃料電池陽極的電極是負極
(B)電解池中的正極反應式與燃料電池的陽極反應式互為逆反應
(C)這段時間內電解池產生的氣體在標準狀況下約共有48.4公升
(D)NaOH 濃度變為約11.5%
(E) 電解後 NaOH 水溶液的pH值上升

Answer 1

._.

D選項要求重量百分濃度=NaOH重/溶液重 *100%

分子：NaOH總量沒有變化，所以重量和原本相同，100×10%
分母：水溶液現在有部分的水因為電解而變成氣體，所以要扣掉這些被消耗的水的重量
電解消耗了多少水？
>>總共流通1.44 mol e- ×(消耗 1 mol水/每 2 mol e-)
×(18 g/1 mol 水)
原重100，把這部分扣掉就是分母了，相除再×100%就是答案

Answer 2

._.

電解相關的題目，關鍵在於掌握「流通電路的總電量（或電子莫耳數）」和「陰陽極產物莫耳數」的關係。

Q(電荷, C）= I(電流, A=C/s) × t(時間, s)
=3.86安培×10×60×60秒 （要把10小時換成秒）
再除以一莫耳電子的電量96500 C/ mol e-
得到電解過程中「流通電路的總電子數」是1.44 mol e-

這些電子各由陽極半反應和陰極半反應提供與消耗

此時的化學反應是什麼？因為你電解的是NaOH，所以相當於電解水，電解1莫耳水，需要涉及2 mol e-的轉移，同時會產生1.5 莫耳的氣體，也就是33.6 L的氣體。

>>>
總共1.44 mol e-流通 × (產生33.6 L氣體/每2 mol e-轉移)
所以就是1.44/2 *33.6