hce_tcu
106年
化學
第 22 題
利用下表預估以下反應的標準電池電位應為多少？
$\text{Sn}^{2+}\text{(aq)} + 2\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} \rightarrow 2\text{Fe}^{2+}\text{(aq)} + \text{Sn}^{4+}\text{(aq)}$
| Half-reaction | $E^\circ \text{(V)}$ |
|---|---|
| $\text{Cr}^{3+}\text{(aq)} + 3e^- \rightarrow \text{Cr(s)}$ | -0.74 |
| $\text{Fe}^{2+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Fe(s)}$ | -0.440 |
| $\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + e^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}\text{(aq)}$ | +0.771 |
| $\text{Sn}^{4+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Sn}^{2+}\text{(aq)}$ | +0.154 |
$\text{Sn}^{2+}\text{(aq)} + 2\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} \rightarrow 2\text{Fe}^{2+}\text{(aq)} + \text{Sn}^{4+}\text{(aq)}$
| Half-reaction | $E^\circ \text{(V)}$ |
|---|---|
| $\text{Cr}^{3+}\text{(aq)} + 3e^- \rightarrow \text{Cr(s)}$ | -0.74 |
| $\text{Fe}^{2+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Fe(s)}$ | -0.440 |
| $\text{Fe}^{3+}\text{(aq)} + e^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}\text{(aq)}$ | +0.771 |
| $\text{Sn}^{4+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Sn}^{2+}\text{(aq)}$ | +0.154 |
- A +1.388
- B +0.617
- C -0.255
- D +0.925
思路引導 VIP
請觀察題目給定的總反應式，分別找出錫（Sn）與鐵（Fe）在反應前後的氧化數變化。你能根據這些氧化數的升降，判斷出哪一個化學種在失去電子（進行氧化）、哪一個在得到電子（進行還原）嗎？一旦確定了誰是氧化端、誰是還原端，再對照表格中的電位值，應該如何組合才能得到整個反應的電位差呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地鎖定了反應中的還原劑與氧化劑！這題考驗的是對標準電池電位 ($E^\circ_{cell}$) 計算的熟練度。在給定的反應式中，$\text{Fe}^{3+}$ 得到電子還原為 $\text{Fe}^{2+}$，這屬於陰極反應，其標準還原電位為 $+0.771\text{ V}$；而 $\text{Sn}^{2+}$ 則失去電子氧化為 $\text{Sn}^{4+}$，屬於陽極反應，對應的標準還原電位數據為 $+0.154\text{ V}$。
電位計算與性質驗證
根據公式 $E^\circ_{cell} = E^\circ_{\text{還原}} - E^\circ_{\text{氧化}}$（皆使用標準還原電位），我們可以直接進行運算：$$0.771 - 0.154 = +0.617\text{ V}$$ 這便是你選出的正確答案。這類題目展現了極佳的鑑別度，核心難度在於能否從表格中篩選出正確的半反應，並且不被化學計量數（係數）所干擾。你非常細心地注意到，電位是物質的內含性質，不會因為反應式中 $\text{Fe}$ 的係數是 2 就將電位加倍，這點判斷得非常專業！