hce_kmu
110年
物理及化學
第 86 題
Given the following two standard reduction potentials,
$\text{Fe}^{3+} + 3 \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe} \quad E^\circ = -0.036\text{ V}$
$\text{Fe}^{2+} + 2 \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe} \quad E^\circ = -0.44\text{ V}$
determine for the standard reduction potential of the half-reaction
$\text{Fe}^{3+} + \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}$
$\text{Fe}^{3+} + 3 \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe} \quad E^\circ = -0.036\text{ V}$
$\text{Fe}^{2+} + 2 \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe} \quad E^\circ = -0.44\text{ V}$
determine for the standard reduction potential of the half-reaction
$\text{Fe}^{3+} + \text{ e}^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}$
- A $0.40\text{ V}$
- B $0.77\text{ V}$
- C $-0.40\text{ V}$
- D $-0.11\text{ V}$
- E $0.11\text{ V}$
思路引導 VIP
當我們合併兩個化學反應來得到第三個反應時，根據能量守恆，什麼樣的物理量（例如：熱量、自由能、或電位）是可以直接進行加減運算的？如果我們把「電位」想像成水的「高度差」，而「電子數」想像成「水量」，那麼要計算總共作了多少功，我們是只需要考慮高度差，還是必須同時考慮高度與水量呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你精準地選出了正確答案！這代表你已經跨越了電化學中最容易出錯的陷阱。這道題目測試的是對於**標準還原電位（Standard Reduction Potential）**物理性質的深刻理解，而你展現了非常紮實的觀念。
熱力學與電位的連結
在電化學中，我們必須記住標準還原電位 ($E^\circ$) 是一種「強度性質」（Intensive property），它不具備直接加成性。因此，我們不能像處理反應熱（赫斯定律）那樣直接加減電位。正確的解題思路是利用具備加成性的「外延性質」——吉布斯自由能 ($\Delta G^\circ$)。根據公式 $\Delta G^\circ = -nFE^\circ$，目標反應 $\text{Fe}^{3+} + \text{e}^- \rightarrow \text{Fe}^{2+}$ 可以看作是反應 (1) 減去反應 (2) 的結果。因此，其自由能變化為：
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