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1 單元一電流的化學效應 單元 1: 電流的化學效應 1-1 伏打電池 P 生活中的電池 P 電流的化學效應 P.21 1

2 1-1 伏打電池 起源 : 1. 十八世紀末, 義大利醫生賈法尼, 在偶然的機會裡, 以銅製的解剖刀碰觸到放在鐵盤上的青蛙, 發現青蛙立刻發生抽蓄的現象 ( 表示有通過 ) 2. 上述的現象引起義大利科學家 (Volta) 的興趣, 他在舌頭上放錫箔, 舌頭下放銀幣或銀匙, 一旦這二種不同的金屬接觸時會感到微微的酸疼 3. 西元 1799 年, 他以含濃食鹽水的濕布夾在銀圓板和鋅圓板之間, 然後堆積成圓柱, 再利用導線連接最頂端的銀圓板和最底端的鋅圓板, 製造出最早的一個電池, 稱為 伏打電池 : 1. 意義 : 義大利科學家伏打利用活性大小不同之兩金屬以導線連接, 中間隔著可導電的物質則會產生 稱為伏打電池 2. 原理 : (1) 活性的金屬, 容易電子, 當作極, 例如伏打電池中的圓板 (2) 活性的金屬, 容易電子, 當作極, 例如伏打電池中的圓板 2

3 3. 鋅銅電池 : 4. 反應 : (1) 活性大小 : 活性愈大 易失去電子, 而成為金屬離子 當負極 (2) 正極 : 負極 : 全反應 : 電解 ( 池 ) 液 : (3) 鹽橋 a. 組成 : 不與電池液反應之強電解質鹽類飽和溶液, 常用 : b. 功能 : 藉由離子移動, 形成導電現象 維持電中性 避免兩溶液反應 (4) 質量變化正極 : 負極 : (5) 顏色變化甲杯 : ; 乙杯 : (6) 電流的通路外部 : 電子流 ( ); 電流 103 ( 學年度適用 ) 內部 : 3 僅限於非營利使用

4 (7) 反應最後因為 用完 ( 乙杯變成無色 ) 所以電流為零 反應達平衡 (8) 反應過程中, 若鋅片質量減少莫耳, 則銅片會析出 莫耳的銅, 同時導線中會有 莫耳的電子通過 (9) 放電反應是一種 反應 ( 因為電子移動必受阻力!) 5. 鹽橋裝置應注意事項 : (1)U 形管中裝有易解離的鹽類水溶液 : 硝酸鉀 (KNO 3 ) 硝酸鈉 (NaNO 3 ) (2) 鹽橋內之電解質離子進入溶液時, 發生化學變化 (3)U 形管用棉花塞住時不可過鬆也不可過緊 : 棉花過鬆則管中的液體會漏出而和杯中溶液混合 ; 棉花過緊則離子不易通過, 無法平衡杯中多餘離子 (4) 管中不可有大氣泡 ; 若有大氣泡則可能會使電流降低, 甚至中斷 鹽橋連接硫酸鋅與硫酸銅溶液, 試回答下列問題 : (1) 鋅板是為極 ( 填正或負 ) 銅板是為極 ( 填正或負 ) (2) 電子流方向為由板 導線 毫安培計 板 (3) 通常鹽橋中, 必須裝的溶液是解離的 溶液 (4) 鹽橋的作用是及 (5) 反應後鋅板重量漸, 而銅板重量漸 (6) 硫酸銅溶液由色漸漸變為 (7) 寫出左邊燒杯中的半反應式 : (8) 寫出右邊燒杯中的半反應式 : (9) 寫出全反應式 : (10) 電池使用前幾分鐘後, 電流的大小將 ( 填增大 減小或不變 ) 4

5 寫出各電極的反應 : 課外補充 1. Zn/Ag: 2. Cu/Ag: 廣義的氧化與還原 : 氧化反應 還原反應 狹義廣義反應質量變化 NO 1 3 游向甲杯 ( 負極 ) K +1 游向乙杯 ( 正極 ) Zn 活性大 : 負極反應式 :Zn Zn 2+ +2e -1 質量減少 Cu 活性小 : 正極反應式 :Cu 2+ +2e -1 Cu 質量增加 2 Cu 減少, 顏色由 Zn 2 濃度增加 藍轉淡 5

6 ( )1. 鋅銅電池裝置如圖, 當放電時, 有關離子移動的方向, 下列敘述何者正確? 91. 基測二 (A) 鋅離子離開鋅片, 銅離子移近銅片 (B) 鋅離子離開鋅片, 銅離子離開銅片 (C) 鋅離子移近鋅片, 銅離子移近銅片 (D) 鋅離子移近鋅片, 銅離子離開銅片 ( )2. 鋅銅電池的裝置, 關於 鹽橋 的敘述, 下列何者錯誤? 90. 基測二 (A) 橋內應含有電解質 (B) 橋具有溝通電路的功能 (C) 若以導線代替鹽橋, 放電反應更容易進行 (D) 若將鹽橋自溶液中取出, 安培計讀數會變為零 ( )3. 鋅銅電池放電時的總反應為 Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu, 電池放電時, 有關電子的移轉 情形, 下列敘述何者正確? 90. 基測一 (A) 鋅原子由溶液中獲得電子 (B) 鋅離子由鋅片處獲得電子 (C) 銅原子由溶液中獲得電子 (D) 銅離子由銅片處獲得電子 ( )4. 右圖的裝置, 檢流計的讀數原為 0, 當阿妹將左手的食指及中指同時分別放在銅片與鋅片上, 檢流計的指針就向一方偏轉 下列敘述何者錯誤? 89. 省聯考 (A) 鋅與銅的活性不同, 因此形成電池 (B) 造成檢流計指針偏轉的主要原因是人體會發電 (C) 鋅放出電子, 流向導線 (D) 在導線中流通的是直流電 ( )5. 若在藍色的硫酸銅溶液中放入鋅片數條, 則有關這一個實驗的觀察, 下列哪一項是錯 誤的? 88. 省聯考 (A) 會有銅在鋅片上析出 (B) 在鋅片上會產生氣泡 (C) 藍色的溶液會逐漸變淡 (D) 溶液的溫度會上升 ( )6. 兩種不同的金屬電極組成的伏打電池, 其位於負極的金屬具有下列何種性質? 96 基測一 (A) 活性較大且易放出電子 (B) 活性較大且易獲得電子 (C) 活性較小且易放出電子 (D) 活性較小且易獲得電子 6

7 ( )7. 小華將鋅片放入硫酸銅水溶液中, 觀察到有反應產生, 則關於此反應的敘述, 下列何者 正確? 96. 基測二 (A) 溶液中有氧氣不斷冒出 (B) 鋅片上有紅色的銅析出 (C) 溶液的顏色由無色漸漸變成藍色 (D) 反應會生成具刺激性臭味的 SO 2 氣體 ( )8. 甲 乙兩實驗裝置如下圖, 在實驗中發現甲實驗的鋅片上有銅析出且溶液的溫度升高, 而乙實驗的毫安培計顯示有電流產生 下列有關此兩實驗的敘述何者正確? (A) 甲實驗的反應是將電能轉變為熱能 97. 基測二 (B) 乙實驗的反應是將熱能轉變為電能 (C) 甲實驗的反應式為 :Cu 2+ + Zn Cu + Zn 2+ (D) 乙實驗的反應式為 :Cu + Zn 2+ Cu 2+ + Zn ( )9. 鋅銅電池放電時, 其反應式為 Zn+ 放電時的反應式相同? 2 Cu Zn 2+ Cu, 下列哪一實驗的反應式與鋅銅電池 99 基測一 (A) (B) (C) (D) ( )10. 小梅在實驗室看到如圖的裝置,X 為銅片電極 Y 為鋅片電極, 依據此裝置, 她做了以下描述 : 反應發生後,X 處會有紅褐色的物質析出 Y 處的電極質量變輕, ( 甲 ) 此時氧化與還原反應同時進行, 並 ( 乙 ) 有電子流通過毫安培計, 使指針偏轉 經過一段時間後,( 丙 ) 指針的偏轉角度會變小,( 丁 ) 硫酸銅水溶液的藍色變深 上述畫線的描述, 何者與事實不符? 100 基測一 (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁 7

8 ( )11. 製作如圖的電池裝置, 當電池放電時, 銅片為負極, 此時金屬甲與水溶液乙分別應為下列何種物質? 100 基測二 (A) 鉀 硝酸鉀水溶液 (B) 銀 硝酸銀水溶液 (C) 鋅 硫酸鋅水溶液 (D) 鎂 硫酸鎂水溶液 ( )12. 阿仁將甲 乙 丙三種金屬任取兩個製成 X Y Z 三組電池 此三組電池裝置和電池放電時的電子流動方向如圖所示, 則甲 乙 丙三種金屬的活性大小順序為何? 100 北北基 (A) 甲 > 乙 > 丙 (C) 甲 > 丙 > 乙 (B) 乙 > 丙 > 甲 (D) 乙 > 甲 > 丙 ( )13. 圖為阿牧繪製的鋅銅電池裝置示意圖, 他標出電池放電時, 右側 1 電極材料 2 電解液種類, 並以箭號標示 3 電子流動方向與 4 鹽橋內離子流動方向 已知四項標示中有一項是錯誤的, 則錯誤的標示為哪一項? 102 基測二 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 ( )14. 圖為鋅銅電池的裝置圖, 當毫安培計明顯偏轉時, 關於粒子在圖中甲和乙所指之處的主要流動方向, 下列敘述何者正確? (A) 甲 : 正離子向下流動 ; 乙 : 電子向上流動 (B) 甲 : 正離子向下流動 ; 乙 : 電子向下流動 (C) 甲 : 負離子向下流動 ; 乙 : 電子向上流動 (D) 甲 : 負離子向下流動 ; 乙 : 電子向下流動 103. 會考 ANS: 1.ACDBB 6.ABCAD 11.BCDA 8

9 1. 科學家伏打利用相同之兩金屬以導線連接, 中間隔著可導電的物質則會產生電流 2. 活性大的金屬, 容易失去電子, 當作負極 3. 電流由 Zn 流向 Cu 4. 正極反應式 :2e -1 +Cu +2 Cu 5. 鹽橋的溶液可以使用氯化鈣水溶液 6. 鹽橋的功能是維持電中性 7. 鋅銅電池中, 負極的質量會減少 8. 鋅銅電池中, 兩燒杯內溶液的顏色均不變 9. 鋅銅電池的化學反應正負兩極之質量變化量相等 10. 失去電子是一種氧化反應 ANS: 1. X O X O X 6. O O X X O 一 單選題 : ( )1. 有關鋅銅電池之敘述, 何者錯誤? (A) 電子自 Zn 片經由導線流向 Cu 片 (B) 放電一段時間後, 乙燒杯中之 CuSO 4 溶液顏色變淡 (C) 放電中, 鹽橋裡 KNO 3 水溶液中的 - NO 3 流向甲燒杯而 K + 流向乙燒杯, 以平衡電荷, 保持電池的電中性 (D) 此電池之反應式為 Cu+Zn 2+ Zn+Cu 2+ ( )2. 鋅銅電池所產生的電流 (A) 電池中的化學反應完成時, 電流也停止 (B) 化學反應完成後, 電流仍繼續產生 (C) 只要有鹽橋的存在, 電流永不停止 (D) 無論使用多久, 均保持不變 ( )3. 銅銀電池的裝置如附圖所示 ( 化學活性 : 銅 > 銀 ), 當按下開關通電一段時間後, 下列敘述何者正確? (A) 電子由銀片經導線流向銅片 (B) 電子由燒杯乙經鹽橋流向燒杯甲 (C) 銀片周圍會產生氧氣的氣泡 (D) 鹽橋中的硝酸根離子會游向燒杯乙 ( )4. 鋅 - 銅電池所產生的電流 : (A) 電池中的化學反應完成時, 電流也停止 (B) 化學反應完成後, 電流仍繼續產生 (C) 只要有鹽橋的存在, 電流永不停止 (D) 無論使用多久, 均保持不變 ( )5. 用導線把安培計與二燒杯金屬電極 (X 與 Y) 串聯, 如附圖所示, 此時有電流通過, 下列敘述何者錯誤? (A) 幾分鐘後,X 板重量漸減 (B) Y 板是獲得電子的電極 (C) Y 較 X 易形成離子 (D) 未裝鹽橋之前, 安培計上的讀數為零 9

10 ( )6. 鋅銅電池, 下列敘述何者正確? (A) 鋅板的反應為 Zn 2+ +2e - Zn (B) 電子由銅板經導線流到鋅板 (C) 電池的全反應為 Zn+Cu Zn 2+ +Cu 2+ (D) 鹽橋中的正離子向乙杯移動 ( )7. 附圖為鋅銅電池的實驗裝置, 甲 乙兩燒杯之溶液的顏色變化為何? (A) 甲 : 不變, 乙 : 變淡 (B) 甲 : 變淡, 乙 : 不變 (C) 甲 : 變深, 乙 : 不變 (D) 甲 : 變深, 乙 : 變淡 ( )8. 鋅銅電池的總反應式為何? (A) Cu 2+ +Zn 2+ Cu+Zn (B) Cu 2+ +Zn Cu+Zn 2+ (C) Cu+Zn 2+ Cu 2+ +Zn (D) Cu+Zn Cu 2+ +Zn 2+ ( )9. 鋅銅電池以 KNO 3 溶液為鹽橋, 電池放電時, 下列何者錯誤? (A)Zn 2+ 增加 (B) 銅片質量增加 (C) 陰離子游向銅片 (D) 兩極得失的電子數相等 ( )10. 在實驗室內分別裝置了一組鋅銅電池與銅銀電池, 為了讓小燈泡亮一些, 她們要將兩組電池串聯如右圖, 則圖中 C 是哪一種金屬? (A) 鋅 (B) 銅 (C) 銀 (D) 以上皆可 ( )11. 鋅銅電池裝置, 按下開關前, 鋅片與銅片總質量 10 公克, 按下開關放電 30 分鐘後, 鋅片與銅片總質量應 (Cu=63.5,Zn=65.4) (A) 大於 10 公克 (B) 小於 10 公克 (C) 等於 10 公克 (D) 無法判斷 ( )12. 在鋅銅電池放電過程中, 銅板上析出 6.4 克銅時, 有關電路上通過的電子數, 下列何者正確? (A)0.1M 耳 (B)0.2 莫耳 (C) 個 (D) 無法判定 ( )13. 在鋅銅電池放電後, 以鋅原子減少的莫耳數為橫坐標, 銅原子增加的莫耳數為縱坐標, 則下列各圖何者正確? ( )14. 鋅銅電池放電時, 若以正極析出銅的莫耳數為橫坐標, 以負極所溶解鋅的莫耳數為縱坐標, 則以下圖形何者正確?( 原子量 :Zn=65.4,Cu=63.5) 10

11 ( )15. 有 A B C D 四種金屬棒及 1M 的 A 2+ B 2+ C 2+ D 2+ 水溶液各 200 毫升, 某生做了如圖 ( 一 ) 的三個實驗, 則該生再做圖 ( 二 ) 中哪一個實驗, 即可比較出 A B C D 之間活性大小的順序? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 丁圖 ( 一 ) 圖 ( 二 ) 甲乙丙丁 無反應無反應 有金屬析出 ( )16. 鋅銅電池放電時, 電路上通過的電子有 1.2X10 22 個時, 則對銅板質量變化的敘述, 下列何者正確?( 原子量 :Cu=64) (A) 增加 1.28g (B) 增加 0.64g (C) 減少 1.28g (D) 減少 0.64g ANS: 1.DADAC 6.DABCB 11.BBACB 16.B 二 非選題 : 1. 利用 X Y 兩種金屬裝置成的伏打電池,I 表示電流的方向, 試回答下列問題 (1) 由電流的方向可判知 (A) 活性大小 :X<Y (B) 電子由 Y 金屬板流經鹽橋至 Y 金屬板 (C)X 金屬板發生的化學反應為 : X 2+ +2e - X (D) 電池的總反應式為 :X+2Y + X 2+ +2Y (2) 下列有關的敘述, 何者不正確? (A) 反應一段時間後,Y 板的 重量增加 (B) 反應一段時間後, 甲杯中的 X 2+ 濃度增大 (C) 反 應進行時鹽橋中的正離子逐漸游向甲杯 (D) 放電後兩金屬變化的莫 耳數比 X:Y=1:2 ANS: DC 2. 右圖為銅 - 銀電池的裝置, 試回答下列問題 : a 1 a 棒的材料為 銅板,b 棒的材料為 銀板 Cu Ag 2 甲燒杯中 a 金屬棒的變化 : (1) 反應式 : CugCu 2+ +2e - Cu 2e -1 +Cu +2 (2) 該金屬棒 失去 電子 ( 失去或獲得 ), 金屬為 負極 失去 Cu 甲乙硫酸銅 (3) 該金屬棒重量 減輕 ( 變重 減輕 ) 減輕 (4) 燒杯中的藍色會 變濃 ( 不變 變淡或變濃 ) 變濃 (5) 鹽橋中的 NO3 - 離子移過來 - NO 3 3 乙燒杯中 b 金屬棒的變化 : (1) 反應式 : Ag + +e - gag Ag +1 + e -1 Ag (2) 該溶液中 Ag + 獲得 電子( 失去或獲得 ),b 金屬為 正極 獲得 Ag (3) 該金屬棒重量會 增加 ( 變重或減輕 ) 變重 (4) 燒杯中的 Ag + 會 變少 ( 變多 變少或不變 ) 變少 (5) 鹽橋中的 鉀離子 (K + ) 離子移過來 K + 硝酸銀 b 11

12 (6) 放電時, 鹽橋內的陰離子游向 銅板, 陽離子游向 銀板 Cu Ag (7) 電子流方向何者正確? (A)a 經導線到 b (B)b 經導線到 a (C)a 經鹽橋到 b (D)b 經鹽橋到 a A 3. 伏打電池裝置如右圖, 已知金屬活性 :X>Y, 鹽橋內裝有 KNO 3 溶液, 甲燒杯內含有 X 2+ 離子, 乙燒杯內含有 Y 3+ 離子, 試回答下列問題 : (1) 安培計的電流方向為 a ( 填 a b) a (2) 甲燒杯內 X 金屬棒的反應式為 X X 2+ +2e - X X +2 +2e -1 (3) 乙燒杯內 Y 金屬棒的反應式為 Y 3+ +3e - Y Y +3 +3e -1 Y (4) 伏打電池的總反應式為 3X+2Y 3+ 3X 2+ +2Y 3X+ 2Y +3 3 X +2 +2Y 4. 如圖, 毫安培計 + 端接電池的銀板, - 端接錫板, 按下開關 K 後, 毫安培計指在 1.0mA, 已知錫活性大於銀, 試回答下列問題 :( 原子量 :Ag=108,Sn=118.7) 1. 這個電池中電子的流向為下列何者? (A) 自銀板經鹽橋流向錫板 (B) 自錫板經鹽橋流向銀板 (C) 自銀板經導線流向錫板 (D) 自錫板經導線流向銀板 2. 下列何者為這個電池正極的反應? (A)Ag + +e - Ag (B)Ag Ag + +e - (C)Sn 2+ +2e - Sn (D)Sn Sn 2+ +2e - 3. 若按下開關前, 兩金屬板總重為 W 1, 按下開關後, 兩金屬板總重為 W 2, 則下列何者正確? (A)W 1 <W 2 (B)W 1 =W 2 (C)W 1 >W 2 (D)W 1 =2W 2 ANS: D A A 12

13 1-2 生活中的電池 電池的功用 : 1. 電池是一種推動電荷的裝置 : (1) 一般電池的缺點 : 反應物消耗後, 反應變, 電流變, 造成不能再反應產生電能 (2) 充電電池的優點 : 電池內的化學反應能 進行, 使放電後的電池進行逆反應, 將放電時的產物變回原來的反應物, 則電池就可再繼續使用, 又稱為充電電池或二次電池 2. 充電電池 : 將電能與化學能交互變化之裝置 (1) 放電 : 由 變為 (2) 充電 : 使 變為 (3) 可充式電池 ( 二次電池 ): 鉛蓄電池 鎳氫 ( 鎘 ) 電池 鋰電池 不可充式電池 ( 一次電池 原電池 ): 乾電池 鹼性電池 3. 各類電池的比較表 : 類別碳 - 鋅電池鹼性電池水銀電池鋰 - 碘電池鎳 - 鎘電池鉛蓄電池 正極碳棒碳棒氧化汞碘二氧化鎳二氧化鉛 負極鋅罐鋅罐鋅鋰鎘鉛 電解質 氯化銨氯化鋅二氧化錳 二氧化錳氫氧化鉀 氫氧化鉀碘化鋰晶片氫氧化鉀硫酸 電壓 ( 伏特 ) ( 電壓穩定 ) 3.5 ( 電壓高 穩定且電流小 ) 用途 照明一般用途 照明一般用途 精密儀器 心律調節器 電動刮鬍刀筆記型電腦 汽 機車 可否充電 否否否否可可 有一次鋰電 ( 不可充電 ) 與二次鋰電 ( 可充電 ), 二次鋰電 ( 可充電 ) 又分 Li-ion 鋰離子電池與 Li-Polymer 鋰聚合物電池 一般數位相機通常使用二次鋰電 ( 可充電 103 ) 與 Ni-MH 學年度適用電池 ( 鎳化氫電池僅限於非營利使用也稱鎳氫電池 ) 相比, 重量較 Ni-MH 輕, 體積能量密度比卻高出 48% 正因為如此, 鋰離子二次電池生產和銷售量正逐 13

14 漸超過 Ni-MH 這種電池自我放電小, 又沒有記憶效應, 充放電次數可達 600 次以上 4. 電池的廢棄污染問題 : 碳 - 鋅電池 鹼性電池 水銀電池 鎳 - 鎘電池 鉛蓄電池 有毒物質 鋅 錳 鋅 錳 鋅 汞 鎳 鎘 鉛 硫酸 是否回收 乾電池 : 1. 乾電池一般是指碳鋅電池, 中間是, 做為, 外殼則是, 做為 2. 乾電池的電壓約 伏特, 不能充電再使用 3. 乾電池填充二氧化錳 (MnO 2 ) 氯化銨 (NH 4 Cl) 石墨粉及澱粉等, 且加少量水混合做成的糊狀物, 因是糊狀, 而不是水溶液, 所以稱為乾電池 4. 導電情形 : (1) 陽離子游向 陰離子游向 (2) 乾電池在放電初期電壓約 伏特, 隨後逐漸降低, 電壓之安定性不佳 (3) 乾電池中的石墨 參與化學反應, 只做導電使用 (4) 電子流動的方向為 經外電路, 流到 5. 乾電池的優點為體積小, 攜帶方便 6. 注意事項 : (1) 購買乾電池時, 應認清電池的外形及型號 (2) 安裝時應注意乾電池的正負極方向 (3) 長期不用時, 應將乾電池取出 103, 放置乾燥的地方 學年度適用 (4) 乾電池不可充電 14 僅限於非營利使用

15 鹼性電池 : 1. 電解質為 的電池, 稱為鹼性電池 2. 鹼性電池的種類很多, 一般指鹼錳電池 3. 除水之外, 反應物與產物多為固體, 濃度幾乎不隨反應進行而變化, 所以鹼性乾電池的輸出電壓與傳統乾電池相似, 卻擁有較長的使用壽命與較佳的穩定性, 故電壓穩定, 電流較大 電壓約 1.5 V 鋰電池與鎳氫電池 : 1. 鋰電池 : (1) 鋰電池重量輕, 輸出電壓較高, 電壓為 伏特, 供電時間長, 並可重複充電使用, 且無記憶效應 (2) 鋰電池的正極材料為鋰金屬的氧化物, 負極為石墨, 電解液為含鋰鹽的有機溶液 (3) 鋰電池已成為現代電子工業中的重要電源, 普用使用於手機 電腦 數位相機及可攜式電器 2. 鎳氫電池 : (1) 鎳氫電池的正極為鎳, 負極採用鑭系元素 (2) 鎳氫電池較符合環保要求, 且有體積小, 電壓穩定, 壽命較長, 可快速充電的優點, 且可儲存較高的能量 (3) 普遍使用於行動電話 手提式攝影機 數位相機, 以及一般的攜帶型電器 15

16 鉛 ( 蓄 ) 電池 : 1. 正負極交互配置, 負極與負極相連, 正極與正極相連, 極板間有絕緣作用的隔離板 正負極均浸於密度約 1.24g/cm 3 的稀硫酸溶液 2. 放電過程 (1) 兩極均產生白色硫酸鉛, 所以質量均變大 (2) 硫酸水溶液濃度下降, 比重也下降 最後失去作用不再放電 3. 充電過程正極正極 (1) 外加電源之負極接鉛電池之負極 (2) 正極 : PbSO 4 PbO 2 ; 負極 : PbSO 4 Pb (3) 硫酸濃度變大 又可放電了! 4. 鉛電池的特點 : (1) 一個鉛電池的電壓約為 伏特 (2) 汽車用鉛電池電壓為 12 伏特, 實際上含 6 個鉛電池 成的電池組 (3) 鉛電池因價格便宜, 所以用途廣泛 ; 常用於電訊 信號燈 緊急照明以及用來發動汽車 機車 飛機 船等交通工具的引擎 (4) 鉛電池必須定時補充蒸餾水 103, 又有硫酸漏液的困擾學年度適用僅限於非營利使用, 且相當笨重, 使用不方便 16

17 1. 想利用鋅銅電池將使用過的鉛電池恢復供電能力 ; 其 A 極串聯平板狀二氧化鉛,B 極串聯平板狀的鉛, 試回答下列問題 : (1) 使電池恢復供電能力的手續稱為 (2) 鋅銅電池的鋅極是為 (3) 鉛電池的 A 極是為 (4) 要使鉛電池充電,A 極要接在鋅銅電池 板上,B 極應接在 板上 2. 右圖是鉛蓄電池簡圖, 燈泡內電子 e - 的流動方向如圖, 試回答下列問題 : (1) 鉛蓄電池的正極為, 負極為 (2) A 物質為,B 物質為, 電解液 C 為 (3) A 電極反應生成,B 電極反應生成 (4) 電解液濃度逐漸, 電池的電壓逐漸 ( ) 1. 下列有關常見電池的敘述, 何者正確? 89. 台北聯考 (A) 乾電池 ( 碳鋅電池 ) 以鋅作為正極 (B) 鉛電池充電過程中, 硫酸水溶液的濃度變小 (C) 鹼性電池以氫氧化鉀為電解液, 電壓穩定, 使用壽命長 (D) 鎳鎘電池因可充電又不易造成污染, 各國均極力推廣使用 ( ) 2. 鉛蓄電池的反應式為 : 96. 基測二 關於此電池的敘述, 下列何者正確? (A) 充電時,PbSO4 為正極,H2O 為負極 (B) 充電時, 電解液必須補充適量濃硫酸 (C) 放電時,PbO 2 為正極,Pb 為負極 (D) 放電時, 鉛蓄電池的總質量會減少 17

18 ( ) 3. 甲 乙兩車使用相同規格的鉛蓄電池, 甲車因電池的電能耗盡, 車主欲使用導線連接甲 乙兩車的電池, 利用乙車電池的電能來發動甲車, 則車主應以下列哪一種方式連接兩車電池才能發動甲車, 又能避免傷害到甲車的電路? 97. 基測一 (A) (B) (C) (D) ( )4. 鋅銅電池放電時的裝置圖, 已知放電過程中, 金屬乙的重量增加 圖為乾電池的結構示意圖 當此鋅銅電池與乾電池放電時, 電流分別會經由外部導線流向電池的何處? (A) 金屬甲 碳棒 (B) 金屬甲 鋅殼 (C) 金屬乙 碳棒 (D) 金屬乙 鋅殼 101 基測 ANS: 1.CCAB 18

19 1. 電池放電是將化學能轉變成電能, 是一種吸熱反應 2. 水銀電池含有重金屬, 需要回收 3. 乾電池的正極為石墨棒, 負極為鋅 4. 乾電池是指電解質為固態 5. 乾電池的電壓約 1.5 伏特, 能充電再使用 6. 鹼性電池的電解液為強鹼性 7. 鉛電池的電解液為濃硫酸溶液 8. 鉛電池放電時, 兩極均產生白色硫酸鉛, 所以質量均變大 9. 鉛電池充電時, 外加電源之正極與鉛電池之負極相接 10. 一個鉛電池的電壓約為 2.0 伏特 ANS: 1. X O O X X 6. O X O X O ( )1. 一個鉛蓄電池兩極間電壓大約為 : (A) 1.5 伏特 (B) 2 伏特 (C) 6 伏特 (D) 12 伏特 ( )2. 汽車用的蓄電池端電壓若為 12 伏特, 其內的蓄電池為何? (A) 並聯 6 個 (B) 串聯 6 個 (C) 並聯 12 個 (D) 串聯 12 個 ( )3. 鉛蓄電池與外電路連接放電時, 其電子流動情形為 : (A) 由鉛極板 外電路 二氧化 鉛極板 (B) 由二氧化鉛極板 外電路 鉛極板 (C) 由外電路 鉛極板 硫酸電解液 中 (D) 硫酸電解液中 外電路 硫酸電解液中 ( )4. 電池是一種怎樣的裝置? (A) 把電能轉變成化學能的裝置 (B) 把化學能轉變為電能 的裝置 (C) 轉變電能為熱能的裝置 (D) 以上均可 ( )5. 碳鋅電池中當做負極的材料是 : (A) 金屬鋅外殼 (B) 中央碳棒 (C) 內部石墨粉和二 氧化錳 (D) 氯化銨的溶液 ( )6. 鹼性電池較乾電池好用的理由為 : (A) 較乾電池便宜 (B) 可充電後再使用 (C) 電壓 維持不變, 壽命較長 (D) 產生電流較小, 不耗電 ( )7. 下列電池為充電電池的有幾種?( 甲 ) 乾電池 ;( 乙 ) 鹼性電池 ;( 丙 ) 鉛蓄電池 ;( 丁 ) 鋰電池 ;( 戊 ) 鎳氫電池 (A) 2 種 (B) 3 種 (C) 4 種 (D) 5 種 ( )8. 林老師機車上的鉛電池沒電了, 想藉由張老師機車上的鉛電池充電, 請問充電線要如 何接? (A) 甲接二氧化鉛極, 乙接鉛極 (B) 乙接二氧化鉛極, 甲接鉛極 (C) 甲 乙 皆接二氧化鉛極 (D) 甲 乙皆接鉛極 ( 張老師的鉛電池 ) ( 林老師的鉛電池 ) 19

20 ( )9. 當鋅 - 銅電池有電流產生後, 可見 : (A) 銅板漸漸溶解 (B) 鋅極上有固體析出 (C) 硫酸銅溶液的藍色漸漸變淡 (D) 鹽橋管中溶液下降 ( )10. 鉛蓄電池沒電時, 可接外電源加以充電, 有關其充電過程的敘述, 下列何者正確? (A) 外電源的正極連接鉛蓄電池的 Pb 電極 (B) 鉛蓄電池負極的硫酸鉛會漸漸恢復為 PbO 2 (C) 鉛蓄電池內硫酸水溶液的濃度會漸漸變大 (D) 鉛蓄電池內硫酸水溶液的濃度會漸漸變小 ( )11. 修車場的技師在為鉛電池充電之過程中, 如何判斷充電的程度? (A) 根據負極增加的質量 (B) 根據正極的重量 (C) 根據硫酸水溶液密度的變化 (D) 根據外接燈泡的 ( )12. 鉛電池放電時下列現象何者錯誤? (A) 稀硫酸密度變小 (B) 電子由二氧化鉛板流向鉛板 (C) 時間過長時電壓漸小 (D) 兩極板質量均增 ( )13. 乾電池有大小之分, 分為 1 號 2 號 3 號, 下列敘述何者正確? (A) 電池愈大, 電壓愈大 (B) 電池愈大, 電流愈大 (C) 電壓皆 1.5V (D) 以上皆是 ( )14. 下列有關電池的敘述, 何者是正確的? (A) 乾電池中的碳鋅電池是用碳酸鋅為電解質 (B) 鹼錳電池中是以錳為負極, 價格較貴 (C) 鉛電池的電解質是硫酸水溶液, 放電後, 正負兩極都有硫酸鉛生成 (D) 鎳鎘電池充電時, 電子自外電源的負極流入電池的正極 ( )15. 蓄電池充電時, 線路接法何者正確? (A) (B) (C) (D) ( )16. 鉛蓄電池反應為 :Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O 關於此電池的敘述, 下列何者正確? (A) 充電時,PbSO 4 為正極,H 2 O 為負極 (B) 充電時, 電解液需補充適量濃硫酸 (C) 放電時,PbO 2 為正極,Pb 為負極 (D) 放電時, 鉛蓄電池的總質量會減少 ANS: 1.BBABA 6.CBACC 11.CBCCB 16.C 17. 如圖是乾電池的簡圖, 試回答下列問題 : (1) 圖中甲 乙 丙 丁四者, 為正極, 為負極 (2) 甲的材料為, 丁的材料為 (3) 乙 丙內含有二氧化錳 及澱粉等, 且加水成糊狀物 ANS: (1) 丁 甲 (2) 鋅 石墨 ( 碳棒 ) (3) 氯化銨 (NH 4 Cl) 18. 如右圖為鉛蓄電池的內部構造, 若 A 為正極,B 為負極, 試回答下列問題 : (1) 極板之間以 溶液為電解液 (2) 正極極板成分為, 化學式為, 放電後變成 (3) 負極極板成分為, 化學式為, 放電後變成 (4) 鉛蓄電池充電時, 電池正極與外電源 相接, 電池負極與外電源 相接 ANS: (1) 稀硫酸 (2) 二氧化鉛 PbO 2 硫酸鉛 103 PbSO 學年度適用 4 (3) 鉛 Pb 僅限於非營利使用 硫酸鉛 PbSO 4 (4) 正極 負極 20

21 1-3 電流的化學效應 發現 : 在 18 世紀已經有科學家利用氫氣的燃燒產生水, 而認定水是由氫氣與氧氣二種元素組成的化合物 1800 年英國科學家尼可爾生 ( ) 聽到了義大利科學家伏打發明電池的消息, 就動手作了一個電池, 並將連接電池二極的二條金屬導線放入水中, 便發現了水中的金屬導線上冒出了氣泡, 水被電流分解為氫氣與氧氣了, 這是人類第一個以電流引起化學反應的實驗 電解 : 1. 意義 : 當 經由電極通入熔化的電解質或其水溶液, 而 在二極會發生化學變化, 這就是電流的 效應, 稱為電解 2. 電解與電池的比較 : (1) 電解 : 將 能轉變 能 ( 吸熱 ) (2) 電池 : 將 能轉變 能 ( 放熱 ) 3. 電解的原理 : (1) 電極 : 電極 : 會參加電解反應的電極 ; 如 : 銅 銀 鋅 鐵等金屬 電極 : 活性小, 不參加電解, 僅幫助導電 ; 如 : 鉑 ( 白金 ) 金 石墨 ( 碳棒 ) (2) 離子的移動 : 電解質必需先解離成陰離子和陽離子 陽離子向 移動, 電子, 形成新的物質而析出 陰離子向 移動, 電子, 形成新的物質而析出 重點 : 正極 : 負極 : 21

22 水的電解 : 1. 意義 : 將水分解成 和, 以了 解水的組成 2. 裝置 : 如右圖所示 (1) 電解時, 因為純水 導電, 所以 在水中加入一點點酸或鹼, 以幫助 導電 (2) 通電時, 必須採用 如使用交流電會如何? 3. 反應 : (1) 水電解的產物 : 負極產生 ; 正極產生, 氫氣與氧氣的體積比 : (2) 反應方程式 : 正極 : 負極 : 全反應方程式 : 4. 三者的體積與質量的關係 : 2H 2 O 2 H 2 + O 2 5. 產物的檢驗 : (1) 負極 : 以點火的火柴插入此試管內, 則試管口有淡藍色的火焰燃燒, 且有暴鳴聲, 表示此種氣體有可燃性, 而沒有助燃性, 可推之該氣體為氫氣 (2) 正極 : 以點火的火柴插入此試管內, 則火柴的餘燼復燃, 表示此種氣體有助燃性, 可推之該氣體為氧氣 6. 電解的注意事項 : (1) 電解時, 二電極越靠近, 可產生較多的氣泡 ( 因電阻變小 ), 加速電解的進行 (2) 電解時, 使用直流電的電壓越高, 或串聯的電池越多, 電解越快 (3) 電解後的產物 : 跟電極有關 : 採用不同的電極 103, 電解的產物也不盡相同 學年度適用僅限於非營利使用 跟電解液有關 : 不同的電解液電解時, 產物也不盡相同 22

23 甲 乙兩試管皆盛滿水, 倒立在水槽中, 試管下方以兩根注射針頭作為電極, 試回答下列問題 : (1) 水為不良導體, 為了要幫助導電, 在水中需加入 ˉˉˉˉ (2) 圖中電池組在甲端為 ˉˉˉˉ 極 (3) 甲試管中的氣體以點燃的火柴檢驗之, 有何種現象?ˉ(A) 火柴熄滅, 試管口有火焰 ˉ(B) 火柴熄滅, 試管口沒有火焰 ˉ(C) 火柴燃燒更旺盛, 試管口有火焰 ˉ (D) 火柴燃燒更旺盛, 試管口沒有火焰 ˉˉˉˉ (4) 改以乙試管中的氣體檢驗, 結果又如何?ˉˉˉˉ (5) 若甲試管產生之氣體有 6 毫升, 則乙試管同時有 ˉˉˉˉ 毫升氣體生成 (6) 若甲試管產生之氣體有 8 公克, 則乙試管同時有 ˉˉˉ 公克氣體生成 23

24 硫酸銅的電解 : 1. 裝置 : 如右圖所示 (1) 電解時, 以碳棒為電極, 電解液為藍色的硫酸銅溶液 2. 反應 : (1) 負極 : 在電解時, 水溶液中帶正電的, 游向負極, 在負極電子而析出色的 單元 1: 電流的化學效應 (2) 正極 : 帶負電的 游向正極, 但是卻沒有參與反應 而是由 失去電子, 而 產生無色的氧氣 (3) 反應方程式 : 正極 : ( 附近溶液變為 性 ) 負極 : 總反應 : 3. 討論 : (1) 電解後, 因為銅離子慢慢的變成紅色的銅原子, 所以溶液的顏色漸漸變 (2) 因為有 在負極析出, 所以負極的重量變, 但是正極重量 (3) 電解硫酸銅的時間若是過長, 當 反應完後, 此時的電解就相當於在電解 水一般, 正極產生氧氣 ; 而負極產生氫氣 重點整理 : 1. 正極得氧氣 ; 負極得紅色的銅 2. 電解液的顏色變淡, 且成酸性 以銅棒作電極電解硫酸銅水溶液 : 24

25 實驗裝置如下圖, 試回答下列問題 : a b c d 皆為碳棒, (1) 則哪幾個可產生氧氣?ˉˉˉˉ (2) 哪幾根碳棒顏色發生改變?ˉˉˉˉ (3) 哪幾根的重量會發生改變?ˉˉˉˉ (4) 當電解一陣子後, 甲 乙兩溶液的顏色有變化的是?ˉˉˉˉ 25

26 電鍍 1. 原理 : 利用電解的原理, 把某金屬鍍到另一金屬上 2. 目的 : 防鏽與美觀 3. 利用金屬在電解時, 在 會析出金屬, 而在 卻不斷的補充失去的離子, 使溶液保持穩定的濃度, 而電路保持穩定的電流 在鐵質鑰匙上鍍銅 : 1. 以銅為正極 鐵質鑰匙為負極, 含欲鍍金屬離子的電解質為電解液 2. 反應 : (1) 正極 : 銅片的銅失去個電子, 變成 溶於溶液中 (2) 負極 : 銅離子得到個電子, 變成原子, 而在負極析出 (3) 反應方程式 : 正極 : 負極 : 總反應 : 3. 討論 : (1) 正極的金屬溶解, 被鍍物品上析出金屬, 因此電鍍液的濃度, 硫酸銅溶液仍維持 色 (2) 正極因銅原子溶解, 所以質量 ; 負極因析出銅原子, 所以質量, 而 且正極減少的質量會 負極增加的質量 湯匙上鍍鎳 : 1. 欲鍍金屬 : 鎳片 ; 被鍍物品 : 湯匙 2. 電解質溶液 : 硫酸亞鎳 (NiSO 4 ) 溶液 3. 正極反應 : 負極反應 : 4. 鎳片溶解成為亞鎳離子, 因此鎳片的質量 ; 溶液中的亞鎳離子 (Ni 2+ ) 則變成鎳原子, 在湯匙上析出, 因此湯匙的質量 26

27 5. 正極減少 1 莫耳的鎳原子, 會在負極產生 1 莫耳的鎳原子 正極減少的質量 負極增加的質量 6. 電鍍液中硫酸亞鎳的濃度不變, 顏色 銅片上鍍銀 : 1. 欲鍍金屬 : 銀片 ; 被鍍物品 : 銅片 2. 電解質溶液 : 硝酸銀 (AgNO 3 ) 溶液 3. 正極反應 : 負極反應 : 4. 銀片溶解成為銀離子, 因此純銀片的質量, 溶液中的銀離子 (Ag + ) 則變成銀原子, 在銅片上析出, 因此銅片的質量 5. 正極減少 1 莫耳的銀原子, 會在負極產生 1 莫耳的銀原子 正極減少的質量 負極增加的質量 6. 電鍍液中硝酸銀的濃度不變, 顏色 注意事項 : (1) 電鍍時要使用 (2) 電鍍前, 被鍍物得先經過處理, 要先用砂紙除去鏽斑, 再用去除油污, 以避免導電不良 (3) 電鍍時, 被鍍物表面上的金屬薄膜是否堅實, 受到溫度 濃度 電流大小 人為技術等因素影響 (4) 電鍍後, 被鍍金屬須先以蒸餾水清洗, 再以洗淨 (5) 電鍍工業的廢棄溶液常含有 Cu Cr Zn Hg Cd 等重金屬, 濃度高時都具有毒性, 對環境造成嚴重影響 民國 75 年, 二仁溪口綠牡蠣事件, 就是離子污染的結果 鍍銀的電鍍液中, 會含有劇毒的氰化物 ( 含 ), 必須先加以處理 硫酸銅的電鍍液, 可以回收, 或加入鋼絲絨使反應析出 27

28 課外補充 : 電鍍流程 1. 前處理 : 表面清潔 (1) 拋光 : ;(2) 去鏽 : ;(3) 脫脂 : 2. 電鍍 : 鍍上一層金屬 3. 後處理 : 乾糙 (1) 水洗 ;(2) 溶劑洗 : ( 揮發快, 乾燥快 ) 圖上端為鋅銅電池, 下端為電解槽,C D 為銅片, 試回答下列問題 : (1) 鋅銅電池是將 ˉˉˉˉ 能轉換成 ˉˉˉˉ; 電解槽是利用電池的 ˉˉˉˉ 來引起化學變化 (2)A B C D 四電極中, 何者失去電子?ˉˉˉˉ; 何者得到電子?ˉˉˉˉ (3)A B C D 四電極中, 何者質量減少?ˉˉˉˉ; 何者質量增加?ˉˉˉˉ (4)A 電極的反應式為 ˉˉˉˉ;C 電極的反應式為 ˉˉˉˉ 28

29 ( )1. 電解水的裝置如圖所示, 甲 乙兩試管分別收集正極 負極產生的氣體 有關兩試管所收集到的氣體, 下列敘述何者完全正確? 92. 基測一 (A) 甲試管可收集到氫, 其體積約為乙試管氣體的一半 (B) 甲試管可收集到氧, 其體積約為乙試管氣體的一半 (C) 甲試管可收集到氫, 其體積約為乙試管氣體的兩倍 (D) 甲試管可收集到氧, 其體積約為乙試管氣體的兩倍 ( )2. 伊娜使用如圖的裝置, 在裝水半滿的燒杯中滴入少量稀硫酸, 並將導線甲 乙兩端分別與電池組的正 負兩極連接, 以進行電解實驗, 下列有關此實驗的敘述何者正確? 91. 基測二 (A) 此電解反應是將電能轉換成化學能的過程 (B) 電解進行時連接甲端的試管可收集到氫氣 (C) 若甲 乙兩端直接連接家用電源的插座, 實驗結果相同 (D) 若燒杯中改滴少量氫氧化鈉溶液, 則連接乙端的試管可收集到鈉 ( )3. 在一大杯水中加入適量氫氧化鈉, 通電做電解實驗, 並觀察到在兩電極上冒出大量氣泡, 此氣泡是下列哪一反應造成的? 90. 基測二 (A) NaOH Na + + OH - (B) H 2 O H + + OH - (C) 2NaOH 2 Na + H 2 + O 2 (D) 2H 2 O 2H 2 + O 2 ( )4. 利用電解法將水 (H 2 O) 分解成氫氣 (H 2 ) 與氧氣 (O 2 ), 正確而完整的化學反應式為何? 90. 基測一 (A) H 2 O H + + OH - (B) 2H 2 O H 2 + O 2 (C) 2H 2 + O 2 2 H 2 O (D) 2H 2 O 2H 2 + O 2 ( )5. 圖為電解水與電解硫酸銅水溶液的實驗裝置, 甲 乙 丙 丁皆為碳棒電極, 兩電解槽串聯於直流電源供應器上, 有關電解過程中的變化, 下列敘述何者正確? (A) 四個電極中有兩個電極會產生氣泡 89. 台北聯考 (B) 乙電極會產生可燃性氣體 (C) 硫酸銅水溶液的顏色變深 (D) 銅離子游向丙電極, 接受電子而析出銅原子 29

30 ( )6. 老師利用機車上的鉛電池進行硫酸銅水溶液電解實驗, 欲使甲碳棒產生氧氣, 部份裝置如圖, 下列敘述何者正確? 89. 高雄聯考 (A) 甲碳棒的導線需接在鉛電池的鉛極上 (B) 硫酸銅電解槽中,SO4 2- 往甲碳棒移動 (C) 電流由鉛極經導線流向乙碳棒 (D) 電解一段時間後, 只有鉛極及乙碳棒重量增加 ( )7. 下列哪一項操作, 藍色硫酸銅的顏色不會變淡? 88. 台北聯考 (A) 在硫酸銅溶液中加入鋅粉 (B) 在硫酸銅晶體上加入濃硫酸 (C) 將硫酸銅晶體置於蒸發皿中加熱 (D) 以銅片為電極, 電解硫酸銅溶液 ( )8. 電解氫氧化鈉水溶液 ( 如右圖 ), 下列敘述何者錯誤? 88. 高雄聯考 (A) 電池 a 端為正極 (B) 氫氧化鈉水溶液濃度變小 (C)A 管內氣體具有助燃性 (D)B 管之氣體燃燒生成水 ( )9. 以碳棒為電極電解濃度 0.1M 硫酸銅水溶液, 其裝置如圖 ( 所示 有關此實驗通電十分鐘後的結果, 下列敘述何者正確? (A) 負極的碳棒會產生氧氣 94. 基測二 (B) 正極的碳棒質量會減輕 (C) 水溶液的顏色會變深 (D) 溶液中的銅離子會游向負極 ( )10. 下列哪一項操作, 藍色硫酸銅的顏色不會變淡? 88. 台北聯考 (A) 在硫酸銅溶液中加入鋅粉 (B) 在硫酸銅晶體上加入濃硫酸 (C) 將硫酸銅晶體置於蒸發皿中加熱 (D) 以銅片為電極, 電解硫酸銅溶液 ( )11. 右圖為電解硫酸銅水溶液的裝置簡圖,a b 兩電極皆為石墨, 通電一段時間後, 下列敘述何者正確? 88. 高雄聯考 (A)a 電極的重量減輕 (B)b 電極產生氫氣 (C) 溶液的顏色不會改變 (D) 若 a 電極為銅棒, 通電後 a 電極的重量減輕 30

31 ( )12. 阿丁想在鐵片上鍍銅, 他將鐵片和銅片分別裝置在甲 乙兩端作為電極, 如圖所示 有關電鍍過程中兩極的反應, 下列何者正確? 93. 基測二 (A) 甲電極之反應式為 Fe Fe 2+ +2e - (B) 乙電極之反應式為 Cu e - Cu (C) 甲電極之反應式為 Fe e - Fe (D) 乙電極之反應式為 Cu Cu e - ( )13. 建傑想要在銅製的湯匙上鍍一層銀, 則下列操作何者最適當? 95. 基測二 (A) 以硫酸銅溶液為電鍍液, 將湯匙作正極 (B) 以硫酸銅溶液為電鍍液, 將湯匙作負極 (C) 以硝酸銀溶液為電鍍液, 將湯匙作正極 (D) 以硝酸銀溶液為電鍍液, 將湯匙作負極 ( )14. 硫酸銅水溶液中加入下列何種物質, 即可將銅離子還原成金屬銅? (A) 氫氧化鈉 (B) 銀線 (C) 鹽酸 (D) 鐵棒 97. 基測一 ( )15. 甲 乙兩實驗裝置如下圖, 在實驗中發現甲實驗的鋅片上有銅析出且溶液的溫度升高, 而乙實驗的毫安培計顯示有電流產生 下列有關此兩實驗的敘述何者正確? (A) 甲實驗的反應是將電能轉變為熱能 (B) 乙實驗的反應是將熱能轉變為電能 (C) 甲實驗的反應式為 :Cu 2+ +Zn Cu +Zn 2+ (D) 乙實驗的反應式為 :Cu+ Zn 2+ Cu 2+ + Zn 97. 基測二 ( )16. 若以鋁製容器盛裝 0.1 M 的硫酸銅水溶液, 經過一段時間後, 會有下列何種現象產生? 99. 基測二 (A) 溶液維持原來的藍色, 且無固體物質析出 (B) 溶液由藍色變為紅色, 且無 固體物質析出 (C) 溶液的藍色逐漸變淡, 且有紅色金屬銅析出 (D) 溶液的藍 色逐漸變淡, 且有藍色硫酸銅晶體析出 ANS: 1.BADDB 6.BDBDD 11.DDDDC 16.C 31

32 1. 當直流電經由電極通入熔化的電解質或其水溶液, 在二極會發生化學變化 2. 電解是將電能轉變化學能, 是一種放熱反應 3. 電極可分為活性電極與惰性電極 4. 電解時, 陽離子向負極移動, 得到電子, 形成新的物質 5. 電解時, 因為純水易導電, 所以不需在水中加入酸或鹼 6. 水電解的產物 : 負極產生氫氣 ; 正極產生氧氣, 體積比為 2:1 7. 電解後的產物跟電極無關 : 採用不同的電極, 電解的產物也相同 8. 硫酸銅溶液呈藍色, 是硫酸根離子造成的 9. 電解硫酸銅, 帶負電的硫酸根離子游向正極參與反應, 而產生無色的氧氣 10. 電解硫酸銅, 正極附近溶液變為酸性 11. 電解硫酸銅, 因為銅離子慢慢的變成紅色的銅原子, 所以溶液的顏色漸漸變淡 12. 在鐵質鑰匙上鍍銅以銅為正極 鐵質鑰匙為負極, 含欲鍍金屬離子的電解質為電解液 13. 電鍍時, 正極質量增加 ; 負極質量減少 14. 在鐵質鑰匙上鍍銅, 電解液的顏色不變 15. 硫酸銅的電鍍液加入鋼絲絨可以反應析出銅 ANS: 1. O X O O X 6. O X X X O 11. O O X O O 電解 一 單選題 : ( )1. 以碳棒為電極的電解硫酸銅溶液之實驗, 在實驗過程中藍色硫酸銅溶液顏色的變化情 形為下列何者? (A) 逐漸變深 (B) 逐漸變淡 (C) 變為紅色 (D) 不變 ( )2. 電解水實驗, 水中需加入何種物質來幫助純水導電? (A) 蔗糖 (B) 酒精 (C) 氫氧化鈉 (D) 雙氧水 ( )3. 附圖為電解硫酸銅水溶液的裝置簡圖,a b 兩電極皆為石墨, 通電一段時間後, 下列敘述何者正確? (A) a 電極的重量減輕 (B) 溶液的顏色不會改變 (C) b 電極產生氫氣 (D) 若 a 電極為銅棒, 通電後 a 電極的重量減輕 a b ( )4. 附圖為電解硫酸銅溶液之裝置, 下列敘述何者正確? (A)a 電極得到電子 (B)a 電極產生的氣體具有可燃性 (C) 電解液的顏色逐漸變淡 (D)b 電極的重量逐漸減少 ( )5. 電流的化學效應是 : (A) 電流通入水溶液都產生化學反應 (B) 水溶液中正離子游向負極失去電子產生新物質 (C) 負離子游向正極得電子產生新物質 (D) 電解 電鍍都是電流化學效應的應用 32

33 ( )6. 電解時能量的變化情形為 (A) 化學能變電能 (B) 電能變熱能 (C) 動能變電能 (D) 電能變化學能 ( )7. 電解硫酸銅水溶液, 正極上有氧氣生成, 是由於 (A) 硫酸根離子的氧跑出來了 (B) 銅離子把氧置換出來了 (C) 銅與硫酸作用 (D) 水參加電解反應 ( )8. 用導線把毫安培計與二燒杯中的金屬電極 (X 與 Y) 串 聯, 如附圖所示, 此時有電流通過, 則下列敘述何者錯誤? (A) 幾分鐘後 X 片重量漸減 (B) X 片是獲得電子的電極 (C) X 片是正極 (D) 未裝鹽橋之前毫安培計上的讀數為零 ( )9. 取鉛蓄電池做水的電解實驗, 其裝置如附圖,P Q 為鉛蓄電池之電極, 下列敘述何者正確? (A) P 極是由二氧化鉛板組成 (B) a b 兩試管內的氣體質量比為 2:1 (C) P Q 兩電極放電後,P 極質量減少,Q 極質量增加 (D) 純水難導電, 需加入氫氧化鈉幫助導電, 故電解一段時間後, 氫氧化鈉濃度增加 ( )10. 右下圖為電解水實驗裝置, 若乙試管收集的 8 毫克的氣體, 則甲試管會收集到多少毫克的氣體? (A) 1 (B) 4 (C) 16 (D) 64 ( )11. 附圖為電解水實驗裝置, 欲增加甲 乙試管中氣體的發生速率, 下列哪項無效? (A) 縮短甲 乙試管間的距離 (B) 增加串聯電池數目 (C) 增加電解質的濃度 (D) 改用較粗的試管 ( )12. 關於水的電解下列敘述何者錯誤? (A) 加入氫氧化鈉幫助導電 (B) 正極產生氧氣, 負極產生氫氣, 體積比為 1:2 (C) 正負極產生氣體質量比為 8:1 (D) 若取 10 克氫和 10 克氧反應會生成 20 克水 ( )13. 右圖為電解含氫氧化鈉的水, 甲 丙活栓緊閉, 電解後, 下列何者正確? (A) 甲水面最低 (B) 乙水面最低 (C) 丙水面最低 (D) 三管水面一樣高 ( )14. 承上題, 以燃燒的火柴插入電解水時正極產生的氣體中, 下列何者正確? (A) 火焰完全熄滅 (B) 火柴燃燒旺盛 (C) 火焰熄滅, 但瓶口有淡藍色火焰 (D) 保持原狀 ( )15. 電流的化學效應是 : (A) 電流通入水溶液都產生化學反應 (B) 水溶液中正離子游向負極失去電子產生新物質 (C) 負離子游向正極得電子產生新物質 (D) 電解 電鍍都是電流化學效應的應用 ( )16. 欲在鐵質鑰匙表面鍍上一層銅, 下列的電鍍裝置何者正確? (A) (B) (C) (D) 33

34 ( )17. 電解水時得到的氫與氧的體積比為 2:1, 質量比為 1:8, 依此數據推斷氫氣與氧氣的密度比為 : (A)1:4 (B)4:1 (C)16:1 (D)1:16 ANS: 1.BCDCD 6.DDADA 11.DDCBD 16.AD 二 非選題 : 1. 水中加氫氧化鈉溶解後, 以附圖的實驗裝置電解水, 試回答下列問題 : (1) 電解槽中負極製得的氣體是什麼?( 以分子式填答 ) H 2 (2) 欲增加甲 乙試管中氣體的發生速率, 則選用下列哪一項最有效? (A) 擴大甲 乙試管間的距離 (B) 增加串聯電池數目 (C) 增加氫氧化鈉濃度 (D) 以稀硫酸替代氫氧化鈉水溶液 B (3) 取甲 乙試管中的氣體各 10 毫升, 混合後通電點火 未起反應的氣體體積為多少毫升?( 各體積都在室溫下測量 ) 剩下氧氣 5ml (4) 請用分子模型圖繪出 (3) 題的燃燒反應結果 ( 表示氫原子, 表示氧原子 ) 於下虛框內 + 2. 以碳棒為電極, 將硫酸銅溶液通入電流後, 試回答下列問題 : (1) 正極產生 ˉˉˉ 色的 ˉˉˉ, 負極產生 ˉˉˉ 的 ˉˉˉ 金屬 (2) 正負兩極交換, 則新的負極有 ˉˉˉ 析出, 新的正極有 ˉˉˉ (3) 在負極上所析出的物質, 原來在溶液中, 必帶 ˉˉˉ 電 (4) 負極的反應式 :ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ 正極的反應式 :ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ (5) 電解槽中, 左邊碳棒 P 是 ˉˉˉ, 右邊碳棒 Q 是 ˉˉˉ; 溶液中有 ˉˉˉ, 呈 ˉˉˉ (6) 請寫出硫酸銅溶液的解離方程式 :ˉˉˉ (7) 當電流接通後, 溶液中的 ˉˉˉ 向 Q 極移動 (8) 電解一段時間後, 溶液的顏色是否改變?ˉˉˉ (9) 電解後, 藍色石蕊試紙接觸電極附近溶液, 變 ˉˉˉ, 表示水溶液呈 ˉˉˉ (10) 反應生成 1 莫耳銅時, 可同時生成 ˉˉˉ 莫耳的氧 ANS: (1) 無, 氧氣, 紅色, 銅 (2) 銅,Cu 2+ (3) 正 (4) Cu 2+ +2e - Cu,2H 2 O O 2 +4H + +4e - (5) 正極, 負極, 銅離子, 藍色 (6) CuSO 4 Cu 2+ +SO 4 2- (7) Cu 2+ H + (8) 是 ( 變淡 ) (9) 紅色, 酸性 (10)

35 3. 碳棒做電極, 電解 500 公撮 0.05M 硫酸銅水溶液, 通電 10 分鐘, 電流維持 0.1 安培 : (1) 那一支碳棒會有氧氣產生? ˉˉˉ ( 請填 : 甲或乙 ) 甲 (2) 電解過程中, 藍色硫酸銅水溶液顏色如何變化? ˉˉˉ 變淡 2- (3) SO 4 向甲或乙移動?ˉˉˉ; 是否放出電子?ˉˉˉ 甲否甲 (4) 甲電極的反應式 :ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ 2H 2 O O 2 +4H + +4e - 乙電極的反應式 :ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ Cu 2+ +2e - Cu (5) 電解一段時間後, 溶液的質量逐漸 ˉˉˉ 減少 (6) 完全電解後, 析出銅 ˉˉˉ 克 ( 原子量 :Cu=64) 1.6 乙 35

36 電鍍一 選擇 ( )1. 下列敘述何者是錯誤的?ˉ(A) 電鍍是電解的一種應用 ˉ(B) 電鍍時應以被鍍物為負極 ˉ (C) 電鍍效果的好壞與溶液中氫離子濃度大小無關 ˉ(D) 工業上精煉金屬, 常把粗糙金屬接於正極 ( )2. 在銅上鍍鋅, 在電鍍槽中正極之反應為何? (A)Zn Zn 2 +2 e - 2 ˉ(B) Zn +2 e - Znˉ 2 (C) Cu +2 e - Cuˉ(D)Cu Cu 2 +2 e - ( )3. 電鍍銅時常以銅片當正極, 硫酸銅當水溶液電鍍一些時間後, 就看到水質中有汙染的物質沉澱, 那些物質不可能是 ˉ(A) 銅 ˉ(B) 鉻 ˉ(C) 鋅 ˉ(D) 鈉 ( )4. 在電鍍工廠排放的廢水中, 最容易造成下列何種汙染? (A) 核子放射性汙染 (B) 重金屬汙染 (C) 有機物汙染 (D) 強酸水溶液汙染 5. 如圖, 為一在鑰匙上鍍銅之電鍍實驗 此實驗接在直流電源上, 下方之電鍍液為藍色的硫酸銅溶液請回答下列問題 : (1)( ) 連接直流電源時,A 須接在電源哪裡?ˉ A B (A) 正極 ˉ(B) 負極 ˉ(C) 兩極皆可 ˉ(D) 視狀況而定 (2)( ) 電鍍經過一段時間後, 下列敘述何者正確?ˉ(A) 電鍍過程中, 溶液之顏色沒有改變 ˉ(B) 電鍍過程中, 銅片上會有氧氣產生 ˉ(C) 可以用硫酸鋅溶液代替硫酸銅溶液 ˉ (D) 電鍍完成, 銅片與鑰匙總質量減少 2 (3)( ) 兩極之反應何者正確?ˉ(A) 正極 Cu +2 e - Cuˉ 2 (B) 負極 Cu +2 e - 2 Cuˉ(C) 正極 Fe +2 e - Feˉ (D) 負極 Fe Fe 2 +2 e - ( )6. 電鍍前, 被鍍物體表面通常先磨光, 再以甲溶液清洗油汙, 電鍍完成後, 取出被鍍物, 先以蒸餾水沖洗, 再以乙溶液沖洗, 並靜置使其乾燥 以下所指何者正確? (A) 甲溶液 : 油脂, 乙溶液 : 酒精 ˉ(B) 甲溶液 : 氫氧化鈉, 乙溶液 : 丙酮 (C) 甲溶液 : 鹽酸, 乙溶液 : 丙酮 ˉ(D) 甲溶液 : 鹽酸, 乙溶液 : 酒精 ( )7. 下列有關鐵片鍍銅之敘述, 何者錯誤?ˉ(A) 以金屬銅為正極, 鐵片為負極 ˉ(B) 以硫酸鋅或硫酸銅水溶液作為電鍍液, 電鍍效果相同 ˉ(C) 若電鍍液為硫酸銅水溶液, 則電鍍過程中銅離子濃度不變 ˉ(D) 可利用電鍍法精製金屬 ( )8. 有關電鍍實驗的敘述, 何者錯誤?ˉ(A) 砂紙可以磨去鏽斑 ˉ(B) 氫氧化鈉可以洗去油汙 ˉ (C) 電鍍後先用丙酮沖洗, 再以蒸餾水沖洗 ˉ(D) 實驗後的電鍍液不可任意傾倒 ( )9 欲在鐵質鑰匙表面鍍一層鋅, 下列的電鍍裝置何者正確? (A) (B) (C) (D) 36

37 ( )10. 下列三個電解的實驗裝置, 何者的反應結果完全相同? (A) 甲乙 (B) 乙丙 (C) 甲乙丙 (D) 皆不同 甲乙丙 ( )11. 想利用如右圖的裝置連接乾電池, 以便把一支鐵湯匙表面鍍上一層銅, 下列相關的敘述, 何者正確? (A) 乾電池負極應與銅片相連接 (B) 通電後, 硫酸銅溶液的顏色將逐漸變淡 (C) 電鍍效果好壞, 與硫酸銅溶液的濃度及串聯乾電池數目均有關 (D) 若將銅片改為碳棒, 仍可發生反應, 而且碳棒質量將逐漸減輕 ( )12.( 甲 ) 利用電解原理 ; ( 乙 ) 被鍍物接正極, 擬鍍物接負極 ; ( 丙 ) 需有被鍍物金屬的可溶性鹽類為電解液 ; ( 丁 ) 正極質量增加, 負極質量減少 ; ( 戊 ) 電鍍液中離子濃度漸減 以上有關電鍍的敘述, 哪些正確? (A) 甲乙丙丁戊 (B) 甲乙丙 (C) 甲戊 (D) 甲 ( )13. 右圖為電解槽 (Ⅰ) 及電解槽 (Ⅱ) 的實驗裝置, 下列有關電解實驗的敘述何者正確? (A) 電極甲附近會有氧氣產生 (B) 電極乙和電極丁上的產物不同 (C) 電解槽通電一段時間後, 溶液顏色皆變淡 (D) 電解槽 (Ⅰ) 的裝置可利用將粗銅電煉成純銅 ( )14. 電鍍前, 被鍍物體的表面通常先磨光, 再以甲溶液洗滌油汙, 電鍍完成後, 取出被鍍物, 先以蒸餾水沖洗, 再以乙溶劑沖洗, 並靜置使其乾燥, 下列所指何者正確? (A) 甲 : 油脂, 乙 : 酒精 (B) 甲 : 氫氧化鈉, 乙 : 丙酮 (C) 甲 : 鹽酸, 乙 : 丙酮 (D) 甲 : 鹽酸, 乙 : 酒精 ( )15. 有關電鍍液的敘述, 下列何者正確? (A) 電鍍液的廢棄物一般僅指含 Cu 的重金屬 (B) 二仁溪的綠牡蠣事件與電鍍廢液是無關連的 (C) 電鍍廢液很難處理, 所以直接倒入水槽放流即可 (D) 含硫酸銅的電鍍液回收, 可在水溶液中加入鋼絲絨 ( )16. 氫和氧共 50 毫升, 點火燃燒產生之水蒸氣及剩下的氫共有 35 毫升, 則原有 (A) 氫 15 毫升, 氧 35 毫升 (B) 氫 35 毫升, 氧 15 毫升 (C) 氫 30 毫升, 氧 20 毫升 (D) 氫 20 毫升, 氧 30 毫升 ( )17. 取氫氣和氧氣混合點火燃燒, 生成 18 公克的水, 尚餘氫 2 公克, 則原來氫與氧重各為 (A) 氫 8 公克, 氧 1 公克 (B) 氫 2 公克, 氧 16 公克 (C) 氫 4 公克, 氧 18 公克 (D) 氫 4 公克, 氧 16 公克 37

38 ( )18. 在銅片上鍍鎳, 若量得銅片與鎳片的總質量為 m( 縱座標 ), 通以電流一段時間 ( 橫座標 ) 後, 銅片和鎳片兩電極的總質量變化應為下列何圖?( 原子量 :Cu=63 6,Ni=58.7) (A) (B) (C) (D) ( )19 當進行電解 電鍍時, 請判斷下列何者是錯誤的? (A) 以碳棒電解硫酸銅溶液, 可在正極產生氧氣, 在負極產生銅 (B) 電鍍時要把被鍍物品接在負極上 (C) 精製銅時, 其正極上的反應是 Cu 2+ +2e - Cu (D) 湯匙鍍銅時, 其負極上的反應是 Cu 2+ +2e - Cu ( )20. 電鍍的準備工作 : ( 甲 ) 以銅片為正極, 被鍍物當負極, 放入硫酸銅水溶液中, 通電流 0.1A 約 10 至 15 分鐘 ( 乙 ) 鑷子取出被鍍物, 蒸餾水沖洗 ( 丙 ) 丙酮沖洗, 靜置使其乾燥 ( 丁 ) 蒸餾水沖洗 ( 戊 ) 用砂紙磨除被鍍物表面的鏽斑 ( 己 ) 再以鑷子夾取被鍍物浸入 100mL 的 NaOH 水溶液約 1 分鐘後取出 其正常流程依序為何? (A) 甲乙丙丁戊己 (B) 甲乙丁丙己戊 (C) 己戊甲丁乙丙 (D) 戊已丁甲乙丙 ( )21. 電解質導電時, 電極上發生的化學變化與下列哪些有關? ( 甲 ) 電極材料 ( 乙 ) 電解液種類 ( 丙 ) 電解液的多寡 (A) 僅甲 (B) 僅乙 (C) 甲乙 (D) 甲乙丙 ( )22. 右圖是利用鉛電池同時進行 電鍍 及 電解 實驗, 甲杯 鐵棒鍍銅 實驗, 乙杯 碳棒為電極, 電解硫酸銅 實驗 ; 有關實驗敘述如下 : ( 現象一 )a 應是銅棒,b 應是鐵棒 ; ( 現象二 ) 甲杯硫酸銅溶液顏色不變, 乙杯變淡 ; ( 現象三 )a c 重量減少,b d 重量增加 ; ( 現象四 )a c 的反應式均為 :Cu Cu 2+ +2e - ; ( 現象五 ) 乙杯在實驗完畢後, 溶液偏酸性 以上錯誤的是哪些? (A) 現象二 四 (B) 現象一 五 (C) 現象二 五 (D) 現象三 四 ( )23. 利用鋅銅電池當電源在鐵上鍍銀, 裝置如圖, 若以 AgNO 3 為電鍍液, 下列敘述何者錯誤? (A) 甲杯水溶液為 ZnSO 4, 乙杯水溶液為 CuSO 4 (B) 電子流方向為 X (C) 銀片質量逐漸減少, 甲金屬片質量逐漸增加 (D) 金屬陽離子的濃度, 甲杯逐漸增加, 丙杯維持不變 38

39 ( )24. 右圖中, 已知 A B 為碳棒,X Y C D 均為電極, 丙 丁兩杯裝 CuSO 4 水溶液, 若 A 棒表面有氣泡生成, 下列何者錯誤? (A)Y 比 X 易釋放出電子 (B) 欲在丁杯中做鍍銅的實驗, 則 D 應放置銅棒 (C)A 電極重量不變 (D) 乙杯陽離子濃度變大 ( )25. 圖 ( 一 ) 及圖 ( 二 ) 為兩個電解實驗裝置, 請問兩圖中各電極的反應結果如何? 圖 ( 一 ) 圖 ( 二 ) (A) 只有正極的反應相同 (B) 正 負極的反應皆相同 (C) 只有負極的反應相同 (D) 正 負極的反應皆不同 ANS: 1.CADB 5.AAB 6.BBCDA 11.CDDBD 16.BDACD 21.CDCBB 二 題組 1. 右圖為電解精煉粗銅的裝置,a b 為兩電極, 試回答下列問題 : (1) 粗銅應接於 a 或 b? ; 純銅片應接於 a 或 b? 2 (2) 電鍍液必含有下列何種離子?ˉ(A) Cu ˉ(B) Ag ˉ(C) K ˉ(D) 以上皆可 (3) 通電後 極的銅片溶解, 極的銅片沈積銅 ( 填 a 或 b) (4)a 極的反應式為,b 極的反應式為 (5) 粗銅中的金 銀等雜質是否會溶解? ANS: (1)a b (2)A (3) a b (4) Cu Cu 2 +2 e - Cu 2+ +2e - Cu (5) 是 2. 如右圖所示, 在銅匙表面欲電鍍銀的裝置, 試回答下列問題 : (1) 銅匙應接於導線 端 (2) 純銀片應接於 端 (3) 下列何者最適於當作此電鍍之電鍍液?ˉ(A) 硫酸銅溶液 ˉ(B) 硫酸鋅溶液 ˉ(C) 硫酸銀溶液 ˉ(D) 硫酸鎳溶液 (4)b 端反應式為 ANS: (1)a(2)b(3)c(4)Ag Ag +1 + e -1 39

40 3. 圖 ( 一 ) 為鋅銅電池裝置, 圖 ( 二 ) 為以石墨為電極, 電解硫酸銅溶液的裝置 試問 : (1) abcd 四支電極中那一極有氣體產生? d (2) abcd 四支電極中那一極重量會減少? a (3) 圖 ( 一 ) 中下列何者正確? B (A) 此為電能轉變為化學能的裝置 (B) 此為化學能轉變成電能的裝置 (C) 毫安培計偏轉表示反應達平衡 (D) 電流流動方向為鋅板流向銅板 (4) a 電極反應式 : Zn Zn 2 +2 e - b 電極反應式 : Cu 2+ +2e - Cu c 電極反應式 : Cu 2+ +2e - Cu d 電極反應式 : 2H 2 O O 2 +4H + +4e - 40