高考申論題 112年 [化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)

第一題

📖 題組：
三、一個電池（galvanic cell）的二個電極分別為 Cu 與 Zn。Cu 與 Zn 的氧化反應，Cu → Cu2+ + 2e- 與 Zn → Zn2+ + 2e- 的電極電位分別為+0.337 V與-0.763 V。（每小題 10 分，共 20 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

電池的陽極（anode）與陰極（cathode）的定義為何？此電池的陽極為何？為什麼？

首先，必須明確依據電化學定義：陽極發生氧化反應，陰極發生還原反應。其次，識破題目敘述的慣例與陷阱：依照 IUPAC 約定與化學常識，題目給定的數值實為『標準還原電位』。最後，比較兩者還原電位高低，電位較低者傾向發生氧化，結合熱力學自發性即可判定陽極。

🤖

AI 詳解

AI 專屬家教

【破題】本題考查電化學電池中電極的嚴謹物理化學定義，以及如何利用標準電極電位（Standard Electrode Potential）配合熱力學自發性（$\Delta G^\circ < 0$）來判定電池的電極角色。【論述】一、陽極與陰極的定義

電池的正極（positive electrode）與負極（negative electrode）的定義為何？此電池的正極為何？為什麼？

本題測驗原電池（Galvanic cell）的基礎概念。首先應依據物理定義寫出正負極的區別（電勢高低與氧化還原反應）。接著，以標準氫電極（SHE）為參考基準比較兩者電位，電位較高者為正極，並可結合吉布斯自由能（ΔG = -nFE）解釋自發反應的方向性。

🤖

AI 詳解

AI 專屬家教

【破題】原電池（Galvanic cell）的正負極取決於兩電極的相對電勢（Electric potential）高低。電勢高低決定了電子在外部電路的流動方向及各電極發生的半反應種類。【論述】

📝 電池電極定義與判定

💡 依據還原電位大小判讀氧化還原反應，進而判定陰陽極角色。

比較維度	陽極 (Anode)	VS	陰極 (Cathode)
反應類型	氧化反應 (失去電子)	—	還原反應 (得到電子)
電子流向	電子的流出端	—	電子的流入端
電位特徵	標準還原電位代數值較小	—	標準還原電位代數值較大

💬電池反應中，電子自低電位的陽極經外電路流向高電位的陰極。

🧠 記憶技巧：「陽氧陰還，低氧為陽」：陽極氧化、陰極還原；電位低者氧化當陽極。

⚠️ 常見陷阱：將題目給予的「標準還原電位」誤認為氧化電位；混淆電解池與電池的陰陽極定義。

能斯特方程式 (Nernst Equation) 法拉第電解定律標準氫電極 (SHE)

升級 VIP 解鎖記憶小卡

考前複習神器，一眼掌握重點

查看更多「[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)」的主題分類考古題