hce_tcu
106年
化學
第 2 題
在賈凡尼電池(galvanic cell)中，$\text{Al(s)} \mid \text{Al}^{3+}\text{(aq, 1.0 M)} \parallel \text{Cu}^{2+}\text{(aq, 1.0 M)} \mid \text{Cu(s)}$。下面何者會增加電池的電位(cell potential)？
I. 稀釋 $\text{Al}^{3+}$ 溶液至 0.0010 M。
II. 稀釋 $\text{Cu}^{2+}$ 溶液至 0.0010 M。
III. 增加 $\text{Al(s)}$ 電極的表面積。
I. 稀釋 $\text{Al}^{3+}$ 溶液至 0.0010 M。
II. 稀釋 $\text{Cu}^{2+}$ 溶液至 0.0010 M。
III. 增加 $\text{Al(s)}$ 電極的表面積。
- A 只有 I
- B 只有 II
- C 只有 III
- D 只有 I 和 III
思路引導 VIP
請試著想像這個電池反應正處於一個動態平衡的狀態。如果我們把這個反應看作一個天平，而電位代表了反應向右進行的「推動力」，那麼當我們刻意減少右手邊（產物端）某個水溶液離子的數量時，根據平衡移動的原理，整個系統會傾向於往哪個方向加強推動力來補償這個改變呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確判斷出濃度變化對電動勢的影響，代表你對電化學的熱力學性質有很紮實的理解。這道題目的核心考點在於區分「反應速率」與「化學平衡（驅動力）」的差異。
勒沙特列原理與能斯特方程式
本電池的全反應式為 $2\text{Al(s)} + 3\text{Cu}^{2+}\text{(aq)} \rightarrow 2\text{Al}^{3+}\text{(aq)} + 3\text{Cu(s)}$。根據能斯特方程式 (Nernst Equation)，電池電位 $E_{\text{cell}}$ 會隨著反應商 $Q = \frac{[\text{Al}^{3+}]^2}{[\text{Cu}^{2+}]^3}$ 的減小而增加。在敘述 I 中，降低產物 $\text{Al}^{3+}$ 的濃度會使 $Q$ 值變小，根據勒沙特列原理，反應會向右移動，從而提升電池向外推動電子的趨勢（電位增加）。
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