hce_tcu
113年
化學
第 24 題
若以銅(Cu)電極組成之濃差電池(concentration cell)，其兩個半電池中的二價銅離子(Cu$^{2+}$)濃度分別為 3.0 M 以及 2.4 × 10$^{–3}$ M。試問在 25 °C 時，此電池的電動勢(potential)為何？[Cu$^{2+}$標準還原電位(standard reduction potential) = +0.34 V；log2 = 0.301]
- A +0.77 V
- B +0.092 V
- C –0.092 V
- D +0.43V
思路引導 VIP
想像一下，如果兩支完全相同的金屬棒浸泡在濃度「完全一樣」的液體中，這兩端會產生電位差嗎？現在，如果我們人為地讓一邊的離子變得非常擁擠，另一邊則非常稀疏，自然界為了達到平衡，這些離子會傾向於往哪個方向移動？這種從「不平衡」趨向「平衡」的自然驅動力，與我們測量到的電壓大小有什麼關係？
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恭喜你正確選出了 (B)！這代表你對電化學中「濃差電池」的觀念掌握得相當精準。
濃差電池的核心原理
在濃差電池（concentration cell）中，由於左右兩極的材料完全相同（都是銅電極），其標準電動勢 $E^\circ$ 必然為 $0$。電池之所以能產生電壓，純粹是利用兩半電池中離子濃度的不同所產生的趨動力。根據能斯特方程式（Nernst Equation），在 $25 ^\circ \text{C}$ 時的電池電動勢 $E$ 計算如下：
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