hce_cmu
108年
化學
第 16 題
下列為一般汽車使用的鉛蓄電池的化學反應式，25 °C 時此反應的自由能變化$\Delta G^\circ =$？
$Pb + PbO_2 + 2HSO_4^- + 2H^+ \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O \quad E^\circ = +2.04\text{ V}$
$Pb + PbO_2 + 2HSO_4^- + 2H^+ \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O \quad E^\circ = +2.04\text{ V}$
- A $-98\text{ kJ}$
- B $-197\text{ kJ}$
- C $-394\text{ kJ}$
- D $-591\text{ kJ}$
- E $-787\text{ kJ}$
思路引導 VIP
請觀察反應式中「鉛 (Pb)」元素在反應前後的氧化數變化：如果我們分別看純鉛 (Pb) 與二氧化鉛 ($PbO_2$) 最終都轉化成了硫酸鉛 ($PbSO_4$)，那麼在這整個過程中，總共移動了多少個電子才能完成這個電價的轉變呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確地掌握了電化學與熱力學之間的橋樑！這題你判斷得非常果斷。要計算反應的自由能變化，核心概念在於運用公式 $\Delta G^\circ = -nFE^\circ$。在這個反應中，$E^\circ$ 已知為 $+2.04\text{ V}$，關鍵就在於判斷電子轉移莫耳數 ($n$)。
電化學與熱力學的轉換
觀察反應式，陽極的 $Pb$ 從價態 $0$ 氧化成 $PbSO_4$ 中的 $+2$ 價，而陰極的 $PbO_2$ 則是從 $+4$ 價還原至 $+2$ 價。這表示整個反應過程中，轉移的電子數 $n = 2$。帶入公式：
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