高考申論題
107年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 三 題
由下列反應式之標準電位數據,試計算2Fe2+(aq)+ Au³+(aq) => 2 Fe³+(aq) + Au+(aq)之標準電位及其於298 K 平衡時之平衡常數:(R=8.314 J K¯¹ mol¯¹、F=96485 Cmol¯¹)(20分)
Au+(aq)+e- => Au(s) E° = 1.69 V
Au³+(aq) +3 e- => Au(s) E°=1.4 V
2 Fe³+ (aq) + 2e- => 2 Fe²+(aq) E° = 0.77 V
📝 此題為申論題
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面對涉及多個半反應的電化學計算題，首要觀念是「標準電位（E°）為內涵性質不可直接加減」。必須先利用熱力學關係式 ΔG° = -nFE° 轉換為具備狀態函數加成性的吉布斯自由能（ΔG°），再透過赫斯定律（Hess's Law）組合出標的反應之 ΔG°，最後推算出目標的 E° 與平衡常數 K。
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【解題思路】利用赫斯定律結合吉布斯自由能（ΔG° = -nFE°）狀態函數加成特性，求出標的反應的 ΔG° 與標準電位 E°，再代入等溫方程式 ΔG° = -RT lnK 求出平衡常數。 【詳解】 已知：
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