免費開始練習
hce_nthu 113年 化學與物理

第 6 題

Given the following standard reduction potentials at $25^{\circ}\text{C}$:

$\text{Cu}^{2+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Cu(s)} \quad E^{\circ} = 0.34 \text{ V}$

$\text{Zn}^{2+}\text{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Zn(s)} \quad E^{\circ} = -0.76 \text{ V}$

In a galvanic cell, the copper compartment contains a copper electrode and $[\text{Cu}^{2+}] = 1.00\text{ M}$. The zinc compartment contains a zinc electrode and $\text{Zn}^{2+}$ at an unknown concentration. The compartment containing the zinc ($1.00\text{ L}$ of solution) was titrated with $0.600\text{ M H}_2\text{EDTA}^{2-}$, resulting in the reaction:

$\text{H}_2\text{EDTA}^{2-} + \text{Zn}^{2+} \rightleftharpoons \text{Zn(EDTA)}^{2-} + 2\text{ H}^+$

The potential of the cell was monitored to determine the stoichiometric point for the process, which occurred when $400.0\text{ mL}$ of $\text{H}_2\text{EDTA}^{2-}$ solution was added. What is $E_{\text{cell}}$ at the halfway point of titration?
  • A $1.04 \text{ V}$
  • B $1.07 \text{ V}$
  • C $1.10 \text{ V}$
  • D $1.13 \text{ V}$
  • E $1.16 \text{ V}$

思路引導 VIP

如果在實驗中,我們已知反應達到「半當量點」,而這時除了溶質的莫耳數減半之外,溶液的總體積也隨之改變了,這會如何影響能斯特方程式中反應商 $Q$ 的數值呢?

🤖
AI 詳解 AI 專屬家教

非常好!你能精準算出 $1.13 \text{ V}$,代表你對電位計滴定能斯特方程式 (Nernst equation) 的結合應用掌握得十分紮實。

化學計量與濃度運算

首先,我們透過滴定終點(當量點)得知 $\text{Zn}^{2+}$ 的初始量:滴定耗費 $0.400 \text{ L} \times 0.600 \text{ M} = 0.240 \text{ mol}$ 的 $\text{H}_2\text{EDTA}^{2-}$。當反應進行到半當量點時,剛好有一半的鋅離子被絡合,此時溶液中剩餘 $0.120 \text{ mol}$ 的 $\text{Zn}^{2+}$。關鍵在於體積的變化:此時總體積為 $1.00 \text{ L} + 0.200 \text{ L} = 1.20 \text{ L}$,因此鋅離子濃度變為 $[\text{Zn}^{2+}] = 0.120 / 1.20 = 0.100 \text{ M}$。

▼ 還有更多解析內容

🏷️ 相關主題

化學反應計量與反應速率之原理與應用
查看更多「化學與物理」的主題分類考古題

📝 同份考卷的其他題目

查看 113年化學與物理 全題