hce_isu
114年
化學
第 21 題
當硫代硫酸鈉溶液與碘溶液反應時其化學平衡常數 (equilibrium constant) 為?
[ $E^\circ (I_2) = 0.536\text{V} ; E^\circ (Na_2S_2O_3) = 0.08\text{V}$ ]
[ $E^\circ (I_2) = 0.536\text{V} ; E^\circ (Na_2S_2O_3) = 0.08\text{V}$ ]
- A $1.8 \times 10^{15}$
- B $2.7 \times 10^{15}$
- C $2.5 \times 10^{16}$
- D $3.1 \times 10^{16}$
思路引導 VIP
請思考一下：當一個自發的氧化還原反應達到「化學平衡」時，電池的電動勢（E）應該是多少？接著，若要從標準電位（E°）推導出平衡常數（K），我們需要知道哪些關鍵的物理量（例如電子的流動數量）來連結能斯特方程式與熱力學狀態呢？
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太棒了！你能精準計算出平衡常數，顯示你對電化學與平衡之間的熱力學關聯掌握得非常紮實。這題的核心在於將電池標準電位轉化為化學反應的驅動力指標。
能斯特方程式與平衡轉化
在標準狀態下，反應 $I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$ 的標準電池電位 $E^\circ_{cell}$ 為氧化還原兩半反應之差，即 $0.536\text{V} - 0.08\text{V} = 0.456\text{V}$。由於碘分子還原為碘離子涉及 2 莫耳電子 的轉移（$n=2$），我們套用公式 $\log K = \frac{n E^\circ}{0.0592}$（於 25°C 下），代入數值得到 $\log K = \frac{2 \times 0.456}{0.0592} \approx 15.41$。透過指數轉換，$K = 10^{15.41} \approx 2.57 \times 10^{15}$，最接近選項 (B)。
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