普考申論題
106年
[衛生檢驗] 分析化學(包括儀器分析)概要
第 四 題
📖 題組：
三、請解釋或寫出下列各項： (一) 重鉻酸根離子（Cr₂O₇²⁻）在酸性水溶液中生成鉻離子（Cr³⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分） (二) 過氧化氫（H₂O₂）在酸性水溶液中生成氧氣（O₂）和氫離子（H⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分） (三) 完成由(一)(二)兩個半反應合成之化學全反應式。（6 分） (四) 電位法（potentiometry）和伏安法（voltammetry）在電極與量測上有何基本差異？（8 分）
三、請解釋或寫出下列各項： (一) 重鉻酸根離子（Cr₂O₇²⁻）在酸性水溶液中生成鉻離子（Cr³⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分） (二) 過氧化氫（H₂O₂）在酸性水溶液中生成氧氣（O₂）和氫離子（H⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分） (三) 完成由(一)(二)兩個半反應合成之化學全反應式。（6 分） (四) 電位法（potentiometry）和伏安法（voltammetry）在電極與量測上有何基本差異？（8 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (四)
電位法（potentiometry）和伏安法（voltammetry）在電極與量測上有何基本差異？（8 分）
思路引導 VIP
本題考查電化學分析法中兩大核心技術的原理與儀器配置比較。作答時應精準切分出「量測變數（零電流測電位 vs. 控電位測電流）」與「電極系統配置（雙電極 vs. 三電極系統）」兩個主軸進行對比，並點出靜態平衡與動態微電解的物理意義，以展現分析化學的邏輯嚴謹性。
小題 (一)
重鉻酸根離子（Cr₂O₇²⁻）在酸性水溶液中生成鉻離子（Cr³⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先計算中心原子（Cr）的氧化數變化，判斷其為失去或獲得電子，藉此決定是氧化或還原半反應。接著，依照「平衡主原子 → 加 H₂O 平衡氧 → 加 H⁺ 平衡氫 → 加 e⁻ 平衡電荷」的標準步驟，寫出在酸性環境下完整的半反應式。
小題 (二)
過氧化氫（H₂O₂）在酸性水溶液中生成氧氣（O₂）和氫離子（H⁺）是什麼半反應（half reaction）？（2 分）
思路引導 VIP
看到此題，首先應觀察反應前後氧元素的氧化數變化。過氧化氫中的氧氧化數為 -1，生成單質氧氣後變為 0，氧化數增加代表失去電子，藉此即可判定其所屬的半反應類型。
小題 (三)
完成由(一)(二)兩個半反應合成之化學全反應式。（6 分）
思路引導 VIP
解此題應先利用質量守恆與電荷守恆，分別寫出重鉻酸根的還原半反應與過氧化氫的氧化半反應。接著基於電子得失守恆（求取轉移電子的最小公倍數），將兩半反應乘以適當倍數後相加，並消去兩側重複的物質（如電子與氫離子），即可得最終全反應式。
電位法與伏安法之比較
💡 區分靜態平衡電位測量與動態受控電位電流測量之差異
| 比較維度 | 電位法 (Potentiometry) | VS | 伏安法 (Voltammetry) |
|---|---|---|---|
| 電流狀態 | I ≈ 0 (靜態平衡) | — | I > 0 (動態反應) |
| 電極系統 | 二極 (指示+參考) | — | 三極 (工作+參考+對電極) |
| 量測物理量 | 電位差 (E) | — | 受控電位下的電流 (I) |
| 量測基礎 | 熱力學 (能司特) | — | 動力學 (電子轉移/擴散) |
💬電位法在零電流下求濃度；伏安法主動施加電位量測感應電流。
