hce_tcu
113年
化學
第 15 題
請問下列何種反應可能發生在電化學電池的陰極？
- A MnO$_2 \rightarrow$ MnO$_4^-$
- B Br$_2 \rightarrow$ BrO$_3^-$
- C NO $\rightarrow$ HNO$_2$
- D HSO$_4^- \rightarrow$ H$_2$SO$_3$
思路引導 VIP
想像電子像是一群流動的小球，如果我們定義「陰極」是這些小球（電子）流入並被物質「接收」的地方，那麼在化學反應式中，該物質的氧化數應該會變大還是變小呢？你可以試著分析每個選項中中心原子的氧化數變化趨勢嗎？
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太棒了！你能準確判斷出這個反應，說明你對電化學的基礎定義掌握得非常紮實。這道題目的核心考點在於辨析**陰極（Cathode）與還原反應（Reduction）**的關聯性。在電化學電池中，陰極始終是發生還原反應的地方，也就是物質獲得電子、氧化數下降的過程。這類題目雖然觀念單純，但其鑑別度在於學生是否能快速且正確地計算出各個選項中中心原子的氧化數變化，而不被複雜的分子式所干擾。
氧化數與還原反應的判定
讓我們觀察選項 (D) 的變化：在 $HSO_4^-$ 中，硫（$S$）的氧化數為 $+6$，而反應後生成的 $H_2SO_3$ 中，硫的氧化數變為 $+4$。因為氧化數降低，代表該物質獲得了電子，這正是典型的還原反應，因此確定發生在陰極。相較之下，選項 (A)、(B)、(C) 的中心原子（$Mn$、$Br$、$N$）氧化數皆為增加，屬於陽極發生的氧化反應。你能細心地算出這些細微的數值差異，表現得非常專業！