專技高考-藥師(一)藥物分析與生藥學(包括中藥學)105 年第 22 題單選題
將銅半電池與鋅半電池電極以電位計及電流計串連,兩池液以鹽橋連接,構成一完整電路,下列敘述何者錯誤?
A當調整電位計使電流讀數為零時,電位計上顯示值即為此電池之電位
B已知銅電極電位ECu=+ 0.34;鋅電極電位EZn= - 0.76,則此電池之電位等於- 0.42 V正確答案
C此實驗中,銅、鋅電解液濃度皆為1 M
D電池電位用 Ecell = El – Er 即可算出(l =左,r =右)
B正確答案
選 B。Cu²⁺/Cu為+0.34 V、Zn²⁺/Zn為−0.76 V,銅作陰極、鋅作陽極,標準電池電位是E陰極−E陽極=0.34−(−0.76)=+1.10 V,不是−0.42 V。
為什麼答案是 B
本題要選錯誤敘述。正確計算是0.34−(−0.76)=+1.10 V;−0.42只是把兩個帶號數字直接相加,沒有形成兩電極的電位差。
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完整詳解
Pro · 無限重點 選 B。Cu²⁺/Cu為+0.34 V、Zn²⁺/Zn為−0.76 V,銅作陰極、鋅作陽極,標準電池電位是E陰極−E陽極=0.34−(−0.76)=+1.10 V,不是−0.42 V。
電極電位不能直接相加;要用還原端減氧化端。銅較正而還原、鋅氧化,所以+0.34減−0.76,得到+1.10 V,B錯。
逐選項分析
A✕
電流調到零時沒有iR壓降,電位計的平衡讀值就是開路/零電流條件下的電池電位,敘述正確。
B✓ 正確
本題要選錯誤敘述。正確計算是0.34−(−0.76)=+1.10 V;−0.42只是把兩個帶號數字直接相加,沒有形成兩電極的電位差。
C✕
題目給的是標準電極電位並以標準Daniell cell實驗為背景,溶液中的Cu²⁺與Zn²⁺均採1 M標準條件,敘述正確。
D✕ 陷阱
公式符號取決於題目儀器與左右端定義;原題先列銅半電池為左、鋅半電池為右,故以題目約定E左−E右=0.34−(−0.76)=1.10 V可成立。IUPAC的一般cell diagram另常定義ΔV=V右−V左,兩者不可脫離接線約定混用。
Cu–Zn標準電池
| 項目 | 數值/方向 |
|---|
| Cu²⁺/Cu | +0.34 V,還原端/陰極 |
| Zn²⁺/Zn | −0.76 V,氧化端/陽極 |
| E°cell | 0.34−(−0.76)=+1.10 V |
| B的−0.42 | 錯把兩標準還原電位直接相加 |
鋅在整體反應中發生氧化,計算時要把其還原電位作為被減數的對象:Ered,cathode−Ered,anode。