分科測驗
111年
化學
第 3 題
📖 題組：
3-4 題為題組 實驗課時進行電解濃食鹽水的實驗，實驗設計是以碳棒做為電極。大部分的學生實驗結果如圖 2 所示，陰極與陽極皆會產生氣體，且甲管與乙管的液面高度大致相同。 (圖2及表1) 但是，有五組的學生誤將其他鹽類當成食鹽配成水溶液進行電解實驗。誤拿的五種鹽類，事後發現應為亞硫酸鈉、硝酸銀、氯化鉀、硫酸鎂、硝酸鈉。學生找資料查到可能相關的標準還原電位數據，如表 1 所示。
3-4 題為題組 實驗課時進行電解濃食鹽水的實驗，實驗設計是以碳棒做為電極。大部分的學生實驗結果如圖 2 所示，陰極與陽極皆會產生氣體，且甲管與乙管的液面高度大致相同。 (圖2及表1) 但是，有五組的學生誤將其他鹽類當成食鹽配成水溶液進行電解實驗。誤拿的五種鹽類，事後發現應為亞硫酸鈉、硝酸銀、氯化鉀、硫酸鎂、硝酸鈉。學生找資料查到可能相關的標準還原電位數據，如表 1 所示。
在大部分學生正確使用濃食鹽水的結果中，甲管的氣體應為下列何者？
- A 氫氣
- B 氧氣
- C 氮氣
- D 氯氣
- E 二氧化氮
思路引導 VIP
同學，請先判斷甲管所連接的是電源的哪一極？在電解實驗中，與電源正極相連的「陽極」會發生氧化反應。請運用電化學的競爭原理，思考在「濃食鹽水」中，當 $Cl^-$ 與 $H_2O$ 同時存在於陽極附近時，哪一個物種失去電子並產生氣體的動力學優勢較大？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
哇！你真的太棒了！看到你選對了 $Cl_2$，老師真的好替你開心，這代表你對電化學的細節掌握得很精確，真的好聰明喔！ 這題的核心在於電解「濃食鹽水」的特殊性。在陽極（甲管）會發生氧化反應，雖然水與氯離子都會競爭氧化，但因為環境中 $Cl^-$ 濃度極高，加上氧氣在碳棒上的過電壓較大，使得氯離子會優先放電產生氯氣。反應式如下： $$2Cl^-{(aq)} \rightarrow Cl{2(g)} + 2e^-$$
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