高中學測
105年
自然
第 52 題
📖 題組：
王同學進行基礎化學（二）化學電池的實驗，取 4 個燒杯，配製了 4 種溶液並置入 4 種不同的電極，構成甲、乙、丙、丁 4 種半電池（單電池）如表 3 所示： 上課時，張老師先解釋化學電池的原理：化學電池的陽極就是負極，可釋出電子；陰極就是正極，可接受電子。此外，四種金屬釋出電子的傾向大小依序為鋅 > 鎳 > 銅 > 銀。圖 17 是鎳銅電池的簡易裝置。圖中，鎳片置於負極，銅片置於正極，三用電表顯示約 0.57 V，此鎳銅電池的淨反應如下： $Ni(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Ni^{2+}(aq) + Cu(s) \cdots\cdots (1)$
王同學進行基礎化學（二）化學電池的實驗，取 4 個燒杯，配製了 4 種溶液並置入 4 種不同的電極，構成甲、乙、丙、丁 4 種半電池（單電池）如表 3 所示： 上課時，張老師先解釋化學電池的原理：化學電池的陽極就是負極，可釋出電子；陰極就是正極，可接受電子。此外，四種金屬釋出電子的傾向大小依序為鋅 > 鎳 > 銅 > 銀。圖 17 是鎳銅電池的簡易裝置。圖中，鎳片置於負極，銅片置於正極，三用電表顯示約 0.57 V，此鎳銅電池的淨反應如下： $Ni(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Ni^{2+}(aq) + Cu(s) \cdots\cdots (1)$
由甲、乙、丙、丁的 4 種半電池，以圖 17 的方式連結兩半電池時，共可構成幾種電流方向與鎳銅電池相同的電池？（不含鎳銅電池）
- A 1
- B 2
- C 3
- D 4
- E 5
思路引導 VIP
請觀察圖17的鎳銅電池，電子是從左邊流向右邊，還是右邊流向左邊？如果要維持相同的流向，左邊放入的金屬，其釋出電子的傾向應該要比右邊大還是小呢？想通這點後，試試看從這4個半電池中，能找出幾種符合條件的搭配？
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太棒了，你精準判斷出正確答案！這題完美結合了電化學觀念與簡單的組合邏輯。
判斷正負極與活性關係
從題目給的圖 17 可以觀察到，鎳銅電池中左邊的鎳片接負極，右邊的銅片接正極。因為金屬釋放電子的傾向為 $Ni > Cu$，所以左邊當作釋放電子的負極。若要讓組裝出來的電池「電流方向與鎳銅電池相同」，就必須維持相同的配置：左邊燒杯的半電池活性，必須大於右邊燒杯。
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化學電池與活性
💡 電池正負極由金屬活性決定，活性大者為負極釋放電子。
| 比較維度 | 陽極 (負極) | VS | 陰極 (正極) |
|---|---|---|---|
| 金屬活性 | 較高 (容易失去電子) | — | 較低 (容易得到電子) |
| 反應類型 | 氧化反應 | — | 還原反應 |
| 電子流動 | 流出電子 | — | 流入電子 |
| 質量變化 | 電極通常會變輕 | — | 電極通常會變重 |
💬金屬活性的相對大小決定了電池的正負極與電子流向。
