高考申論題
105年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 一 題
📖 題組：
氫燃料電池的全電池化學反應為：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) (一) 以還原形式的半反應方程式，寫出陽極與陰極的半電池反應。（10 分） (二) 已知 298 K，此電池的標準電位 E⊖ = +1.23 V。如果氫氣與氧氣都看成理想氣體，當 p_H2 = 3.0 bar，p_O2 = 0.2 bar，計算此電池的電位 E。（10 分）
氫燃料電池的全電池化學反應為：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) (一) 以還原形式的半反應方程式，寫出陽極與陰極的半電池反應。（10 分） (二) 已知 298 K，此電池的標準電位 E⊖ = +1.23 V。如果氫氣與氧氣都看成理想氣體，當 p_H2 = 3.0 bar，p_O2 = 0.2 bar，計算此電池的電位 E。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
以還原形式的半反應方程式，寫出陽極與陰極的半電池反應。
思路引導 VIP
首先確認全反應中氫氣發生氧化（陽極）、氧氣發生還原（陰極）。接著特別注意題目核心要求「以還原形式」書寫，依據 IUPAC 慣例，無論電極實際發生氧化或還原，皆須寫作「得到電子」的反應格式。
小題 (二)
已知 298 K，此電池的標準電位 E⊖ = +1.23 V。如果氫氣與氧氣都看成理想氣體，當 p_H2 = 3.0 bar，p_O2 = 0.2 bar，計算此電池的電位 E。
思路引導 VIP
首先，根據全反應式判斷轉移的電子莫耳數 (n)，並依據 IUPAC 慣例寫出兩極的『還原形式』半反應式。接著，確立純液體與理想氣體的參考狀態標準 (a=1, P°=1 bar) 以計算反應商 (Q)，最後代入能斯特方程式 (Nernst Equation) 進行非標準態電池電位的定量計算。