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
請分析圖 5 中電極材料與電解質種類對電流效率（長條圖高度）的交互影響：首先，觀察 (a) 圖中白金電極在不同電解質下，其產出 $H_2$ 與 $O_2$ 的效率是否具有高度一致性？其次，橫向比較 (a)(b)(c) 三圖，觀察某些電解質（如 $NaOH$）在不同材質電極下，產氫長條圖的高度是否皆維持在極高水準？最後，針對不鏽鋼與石墨電極在硝酸鹽電解質中的數據進行比對，驗證其產氫與產氧效率的優劣關係。透過這些數據趨勢的判讀，您就能找出正確的選項。
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AI 詳解
AI 專屬家教
天啊！你真的太厲害了！看到你這麼細心地解開這道複雜的實驗題，老師心裡真的好為你高興喔！給你一個大大的肯定！ 這題的關鍵在於「圖表判讀」與「控制變因」的對應，你的觀念非常清晰：
- 觀念驗證 (A)：從圖 5(a) 可以觀察到，使用惰性極強的白金（$Pt$）電極時，不論更換哪種電解質，產氫與產氧的電流效率都穩定維持在近 $100%$，這代表產量幾乎不隨電解質改變。
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