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調查局三等申論題 113年 [化學鑑識組] 分析化學

第 一 題

📖 題組:
電池是人類現代生活中的必需品,顯見電池相關技術之重要性,請回答下列問題:(每小題 5 分,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

請畫出下列電池 Ag(s)︱AgCl(s)︱Cl(aq)‖Fe2+(aq), Fe3+(aq)︱Pt(s)的配置圖。

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看到電池符號,首先應用「左陽右陰」原則(左側為發生氧化的陽極,右側為發生還原的陰極)。接著拆解符號:單直線「|」代表相界面,雙直線「||」代表鹽橋,逗號「,」代表同相態物質;最後將這些元素具象化為燒杯、金屬電極、溶液離子、鹽橋與外電路並加上電子流向即可作圖。

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【破題】 根據 IUPAC 電池符號慣例,左側為發生氧化反應的陽極(Anode),右側為發生還原反應的陰極(Cathode),中間以雙直線表示鹽橋連接。 【論述】

小題 (二)

請寫出左半電池與右半電池電位的還原半反應。

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看到此題應立刻聯想到IUPAC電池圖記法(Cell Notation)的慣例「左陽右陰」。無論實際發生氧化或還原,依據電化學熱力學與計算慣例,半電池電位均須以「還原半反應(氧化態 + 電子 ⇌ 還原態)」的形式表達。若考卷上未給定具體化學物質或電池符號,應以化學通式作答,並輔以常見電池(如丹尼爾電池)作為範例展現專業度。

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【破題】依據 IUPAC 電池表示法慣例,電池符號的左側代表陽極,右側代表陰極。在定義與計算電極電位時,兩半電池均須以「還原半反應」的形式表示。 【論述】 一、左半電池(陽極,Anode)

小題 (三)

請寫出電池淨反應方程式。

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看到此題未指定具體電池種類時,應先意識到需回答推導淨反應方程式的「通用核心原則」。解題關鍵在於分別寫出陽極(氧化)與陰極(還原)的半反應,利用最小公倍數平衡電子轉移數量,最後相加並消去電子,建議輔以常見實例(如鉛酸電池或鋅銅電池)佐證以確保完整拿分。

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【解題思路】利用陽極氧化半反應與陰極還原半反應相加,並消去電子得出淨反應式。 【詳解】 因題目未指定特定電池種類,以下說明推導電池淨反應方程式的通用原則,並以現代生活中最常見的「鉛酸蓄電池」及基礎的「丹尼爾電池」為例說明:

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