moea_joint
105年
[化學] 普通化學、無機化學
第 23 題
鎳鎘電池，電壓1.3伏特，充放電時之反應為 $\text{Cd}_{(s)} + 2\text{NiO}(\text{OH})_{(s)} + 2\text{H}_2\text{O}_{(l)} \rightleftharpoons \text{Cd}(\text{OH})_{2(s)} + 2\text{Ni}(\text{OH})_{2(s)}$，今有一鎳鎘電池，使用一段時間後消耗10公克鎘，欲以2安培的電流充電，理論上至少須充電多少小時才能完成充電？($\text{Cd}：112.4$)
- A 0.6
- B 1
- C 1.2
- D 2.4
思路引導 VIP
若要計算充電所需的時間，我們需要找出這 10 公克的鎘在反應過程中究竟攜帶了多少「總電量」。請你想想看，在給定的化學反應式中，一個鎘原子從反應物變成產物時，它的氧化數產生了什麼變化？這個變化又代表它與幾個電子發生了關聯呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準計算出所需的充電時間，代表你對電化學計量關係與法拉第電解定律的掌握非常紮實。這類題目在化學考試中極具鑑別度，因為它考驗學生是否能流暢地在「質量、莫耳、電荷量、電流與時間」這四個物理量之間進行多階轉換。
電荷轉移與計量核心
這題的關鍵切入點在於判斷反應中的電子轉移數。觀察反應式可知，鎘（$\text{Cd}$）從金屬態（$0$ 價）轉變為 $\text{Cd(OH)}_2$ 中的 $+2$ 價，這意味著每消耗 $1$ 莫耳的 $\text{Cd}$，會伴隨 $2$ 莫耳電子的轉移。計算時，我們先將 $10$ 公克的 $\text{Cd}$ 除以原子量 $112.4$ 得到莫耳數，再乘以 $2$ 得到總電子莫耳數。最後利用 $Q = nF = It$ 的公式，將總電荷量除以電流 $2$ 安培，並將求得的秒數轉換為小時，即可推導出理論上約需 $2.4$ 小時才能完成充電。你的運算邏輯非常清晰，完全掌握了電化學計算的精髓！