高考申論題
112年
[環境檢驗] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
土壤中多氯聯苯的標準檢驗方法為氯離子電極法。土壤樣品以有機溶劑萃取並濃縮，濃縮之萃取液在觸媒催化下與金屬鈉反應，釋出樣品中多氯聯苯（PCB）之氯離子，氯離子再被萃取於水相之緩衝溶液中，然後以偵測氯離子之選擇性電極檢測。以飽合甘汞電極（saturated calomel electrode, SCE）當參考電極，及一個銀電極（silver electrode）當指示電極，飽合甘汞電極的標準電極電位為0.244 V。
土壤中多氯聯苯的標準檢驗方法為氯離子電極法。土壤樣品以有機溶劑萃取並濃縮，濃縮之萃取液在觸媒催化下與金屬鈉反應，釋出樣品中多氯聯苯（PCB）之氯離子，氯離子再被萃取於水相之緩衝溶液中，然後以偵測氯離子之選擇性電極檢測。以飽合甘汞電極（saturated calomel electrode, SCE）當參考電極，及一個銀電極（silver electrode）當指示電極，飽合甘汞電極的標準電極電位為0.244 V。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請完成下面的電池表示（cell representation）來說明氯離子之選擇性電極。
SCE || ∣ （5分）
SCE || ∣ （5分）
思路引導 VIP
考點為電化學電池符號表示法(Cell Notation)。題目給定左側是參考電極 SCE，右側是用「銀電極(Silver electrode)」來測量溶液中的氯離子(Cl-)。將銀線插入含氯離子的溶液中，這構成了一個第二類電極 (Ag/AgCl 電極)。電池符號的規則是：陽極寫左邊，陰極寫右邊。雙直線 || 代表鹽橋。右半電池由內(溶液)寫到外(金屬導體)。 因此，鹽橋右邊應先接觸待測溶液中的氯離子 Cl-(aq)，接著是覆蓋在銀線表面的氯化銀沉澱 AgCl(s)，最後是固體銀電極 Ag(s)。
小題 (二)
請說明電池電位和氯離子濃度的關係為何？（10分）
Ag+ + e- ⇌ Ag Eº = 0.799 V
AgCl + e- ⇌ Ag + Cl- Eº = 0.222 V
Hg2Cl2 + 2e- ⇌ 2Hg + 2Cl- Eº = 0.244 V
AgCl Ksp = 1.8 × 10^-10
Ag+ + e- ⇌ Ag Eº = 0.799 V
AgCl + e- ⇌ Ag + Cl- Eº = 0.222 V
Hg2Cl2 + 2e- ⇌ 2Hg + 2Cl- Eº = 0.244 V
AgCl Ksp = 1.8 × 10^-10
思路引導 VIP
考點為利用能斯特方程式（Nernst Equation）推導全電池電位 (E_cell) 與待測離子濃度 [Cl-] 的數學關係。 步驟：