高考申論題
109年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 六 題
在一電池反應
1/2 Cu(s) + 1/2 Cl2(g) ⇌ 1/2 Cu2+ + Cl- ⑴
其中 氧化 1/2 Cu(s) ⇌ 1/2 Cu2+ + e- ε°_Cu2+;Cu = 0.337 volt
還原 1/2 Cl2(g) + e- ⇌ Cl- ε°_Cl-;Cl2;Pt = 1.360 volt
請計算反應⑴在25℃之電動勢（ε°）、自由能（ΔG°）與平衡常數（K）。
（1 Farad = 96500 coul）（15分）
📝 此題為申論題
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遇到電化學與熱力學結合的考題，首先確認電池反應中轉移的莫耳電子數（此題依化學計量數 n=1），並區分陰陽極以計算標準電池電動勢（ε°）。接著，利用法拉第定律連結電能與化學能（ΔG° = -nFε°），最後代入等溫方程式（ΔG° = -RT ln K）求得平衡常數，計算過程中務必注意能量單位（焦耳與千焦耳）的一致性與轉換。
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【解題關鍵】確立陰極與陽極之標準還原電位以求得全電池標準電動勢（ε°），並透過法拉第常數（F）與理想氣體常數（R），利用 ΔG° = -nFε° 及 ΔG° = -RT ln K 進行電化學與熱力學性質之轉換。 【解答】 計算：
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