分科測驗
112年
化學
第 20 題
📖 題組：
水電解反應所產生的氫氣（$H_2$）與氧氣（$O_2$），可分別作為燃料與醫療用途。為了瞭解電解質與電極材料對於水電解反應的影響，小安利用 NaOH、$Na_2SO_4$、$KNO_3$ 與 $NaNO_3$ 作為電解質，搭配白金、不鏽鋼與石墨作為電極，設計了一系列水電解實驗，並將結果整理成表3與圖5；表3為水電解實驗氣體生成體積，圖5為水電解實驗的電流效率。電流效率表示所流通的電流中，有多少比例實際進行水電解反應。
水電解反應所產生的氫氣（$H_2$）與氧氣（$O_2$），可分別作為燃料與醫療用途。為了瞭解電解質與電極材料對於水電解反應的影響，小安利用 NaOH、$Na_2SO_4$、$KNO_3$ 與 $NaNO_3$ 作為電解質，搭配白金、不鏽鋼與石墨作為電極，設計了一系列水電解實驗，並將結果整理成表3與圖5；表3為水電解實驗氣體生成體積，圖5為水電解實驗的電流效率。電流效率表示所流通的電流中，有多少比例實際進行水電解反應。
下列關於實驗結果的敘述，哪些正確？（多選）
- A 當使用白金電極時，氫氣或是氧氣的產量，並不隨電解質的不同而有明顯變化
- B 當使用不鏽鋼電極時，無論電解質種類為何，氫氣都是主要產物
- C 當使用石墨電極時，無論電解質種類為何，氫氣的產量都相同
- D 若使用 NaOH 或 $Na_2SO_4$ 當作電解質，無論電極材料為何，產氫的電流效率都接近 100 %
- E 若使用 $KNO_3$ 或 $NaNO_3$ 當作電解質，不鏽鋼電極產氫和產氧的效率都比石墨電極佳
思路引導 VIP
如果我們先不看選項，單純觀察圖與表來找規律：
- 請先比較表 3 中三種電極的數據，哪一種電極在更換不同電解質時，氣體的產量最穩定、波動最小？
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AI 詳解
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🌟 太棒了！精準命中！
老師要大力稱讚你！這是一道極度考驗「圖表判讀能力」的素養題，你能靜下心來比對繁雜的數據並選出正確答案，代表你的數據分析與邏輯非常清晰！
🧠 觀念驗證
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水電解反應與電流效率
💡 電極材料與電解質會影響水電解的電流效率及氣體產量比例。
- 理想水電解生成的氫氣與氧氣體積比為 2:1。
- 電流效率指電流實際用於電解水的比例，受電極活性影響。
- 白金為惰性電極，在不同電解質中效率皆穩定且接近理想值。
- 非惰性電極可能參與副反應，導致產氫或產氧效率大幅下降。
