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moea_joint_essay 114年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 二 題

📖 題組:
某電池反應如下:Fe²⁺ + Ce⁴⁺ ⇌ Fe³⁺ + Ce³⁺,請回答下列問題:(2 題,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

若反應進行時 [Ce⁴⁺] = 0.010 M、[Ce³⁺] = 1.0 M、[Fe³⁺] = 0.10 M、[Fe²⁺] = 1.0 M
請利用 Nernst 方程式(Ecell = E°cell − 0.0591/n × logQ)求得此時的實際電位(計算至小數點後第 3 位,以下四捨五入)。(10 分)

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計算反應商 Q,代入 Nernst 方程式,電子轉移數 n=1。

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由反應式可知轉移的電子數 n = 1。 反應商 Q = ([Fe³⁺][Ce³⁺]) / ([Fe²⁺][Ce⁴⁺]) = (0.10 × 1.0) / (1.0 × 0.010) = 0.10 / 0.010 = 10。 將數值代入 Nernst 方程式:

小題 (一)

已知 E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0.77 V、E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = +1.70 V,請求出此反應的標準電池電位 E°cell。(5 分)

思路引導 VIP

判斷陰極(還原)與陽極(氧化)的半反應,然後利用 E°cell = E°(陰極) - E°(陽極) 求出標準電池電位。

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依據全反應 Fe²⁺ + Ce⁴⁺ ⇌ Fe³⁺ + Ce³⁺: 還原反應(陰極):Ce⁴⁺ + e⁻ ⇌ Ce³⁺,E° = +1.70 V 氧化反應(陽極):Fe²⁺ ⇌ Fe³⁺ + e⁻,E°(還原電位) = +0.77 V

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