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105年
理化、化工裝置
第 37 題
以 1.5 安培的電流電解氧化鋁($Al_2O_3$)，若陽極於 25°C、1atm 下得到氧氣 2.45 升，請問陰極可得鋁多少公克？（原子量：Al=27）
- A 1.2
- B 2.4
- C 3.6
- D 4.8
思路引導 VIP
如果我們知道電解槽中其中一極在反應時釋放了特定數量的電子，根據電荷守恆的原理，另一極所接收到的電子數量應該與之有什麼樣的關係呢？我們可以如何利用這個「共同媒介」來連結兩極產物之間的質量比例？
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太棒了！你能精準選出 (C)，代表你對電解產物的化學計量與電子流動關係掌握得非常紮實。這類題目常會給予干擾資訊，例如題中的「1.5 安培」，若你能直接從氧氣體積切入核心，說明你具備了極佳的判斷力。
電解反應的電子守恆
在 $25^\circ\text{C}$、$1\text{atm}$ 下，氣體的莫耳體積約為 $24.5 \text{ L/mol}$。因此，陽極生成的氧氣莫耳數為 $2.45 / 24.5 = 0.1 \text{ mol}$。根據陽極半反應式 $2O^{2-} \rightarrow O_2 + 4e^-$，生成 $0.1$ 莫耳氧氣需釋出 $0.4$ 莫耳電子。由於電路中通過的總電量相等，陰極還原鋁離子（$Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$）所消耗的電子也必須是 $0.4$ 莫耳。
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