來自打嘴巴一下。
※ 引述《zamp (燙衣板)》之銘言:
: ※ 引述《mark5622000 (饅頭)》之銘言:
: : 小弟對於國三有題理化感到困惑,特來請教一下各位大大
: : 如右圖裝置,在下表的資料中何者可能有電流產生???
: : 選項 X電極 Y電極 溶液 + -
: : (A) Ca Al 食鹽水 ┌──燈泡──┐
: : │ │
: : (B) Fe Cu 稀硫酸 └─┐ ┌─┘
: : X │ │Y
: : (C) Ag Zn 檸檬汁 │ ▋ ▋ │
: : │ ▋ ▋ │
: : (D) Cu Zn 氫氧化鈉 │ ▋ │▋ │
: : └───┼──┘
: : 溶液
: : (不好意思圖有點簡略)
: : 答案是C 因為我覺得D這選項應該也可以算對
: : 因此我就去問了授課師,他說因為鹼性不易與金屬反應
: : 所以在此杯溶液中就沒有氧化還原的反應
: : 沒有氧化還原的反應就沒有電子的流動
: : 所以就沒法通電!!!
: : 可聽完當下處於有點混亂的狀態!!!有種似懂非懂後來再想想總覺得哪裡怪怪的!!!
: : 那鹼性電池怎麼辦???他的電解液也是鹼性可他為啥能通電???
: : 而且氫氧化鈉不是強電解質嗎???他應該是可以通電的狀態???
: : 請大家幫我解惑!!!感謝!!!
: 解此題要掌握三個重點
: 1. 活性大的金屬易氧化。
: 2. 活性大的金屬氧化時,溶液中是否有物質可以還原。(需比較氧化還原電位)
: 3. 溶液中的物質還原時,會在活性小的電極端還原。(個人認為此點較難說明)
: ------
: 因此
: (A) Ca會氧化成Ca2+,水分子還原形成的H2會在Al端形成,
: 但燈泡不允許此方向的電子流通過,所以不能選。
依氧化還原電位來看 Ca → Ca2+ + 2e- E0=2.87V
Al → Al3+ + 3e- E0=1.66V
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E0=-0.83V
所以「理論上」兩極應該分別與水進行氧化還原反應產生氫氣。
實際上因 Al3+ 易與 OH- 反應,形成 Al(OH)3 覆蓋金屬鋁的表面,
導致鋁片表面的氧化還原反應並不明顯。
個人推測Al多少會與水反應產生H2,
而過程中必定有部分電子移到Ca那一端,使得氫氣在Ca那一極出現,
圖中的燈泡應有少量的單向電子流通過。
(當然Ca棒本身就會使水產生氫氣了。)
可參考 http://www.ahpj.gov.cn/show.asp?id=2274
http://v.ku6.com/show/T504D02L-8D3zBSh.html
: (B) Fe會氧化成Fe2+或Fe3+,H+還原形成的H2會在Cu端形成,
: 但燈泡不允許此方向的電子流通過,所以也不能選。
補充一點,
雖然沒有電子流產生,但鐵會直接在該極與H+反應產生氫氣。
: (C) Zn會氧化成Zn2+,標準氧化電位=0.76V
: H+還原形成的H2會在Ag端形成,標準還原電位=0V,
: 且燈泡允許此方向的電子流通過,正解。
: (D) Zn氧化成Zn2+,標準氧化電位=0.76V
: 鹼性環境下,水分子還原形成H2,2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
: 標準還原電位=-0.83V
: (參見http://www.jesuitnola.org/upload/clark/refs/red_pot.htm)
: 比較兩者的電位,氧化還原反應不會發生,沒有電流發生。
: 所以正確答案是C無誤。理由也如同m大授課師所言。
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: 另外水果電池產生電子流的部分,
: 氧化的是活性大的金屬,還原的可能是水、H+或者水果中其他更易還原的部分,
: 並非如丹尼爾鋅銅電池中,由活性小金屬的離子還原。
: 伏打的第一顆電池,鋅-銅/食鹽水電池,與水果電池的原理相同。
: 主要半反應式:負極 Zn → Zn2+ + 2e- E0=0.76V
: 正極 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E0=-0.83V
: 看起來氧化還原反應似乎不會發生,
: 但食鹽水是中性,依勒沙特列原理,
: 正極的半反應的還原電位會大於-0.83V,
: 實際上會大於-0.76V,使氧化還原反應會發生。
: (中性溶液中 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- 的還原電位精確值,必須用
: Nernst方程式計算,我太久沒碰,這邊就不研究了,
: 有興趣的老師請自行查閱普化課本。)
: 如何驗證氧化還原的現象的確如前所述?
: 只要在此電池的銅極附近加一些酚太,
: 隨著電池放電,就會看到酚太遇鹼性變色的情形。
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: 以上是大致的情形,
: 實際上兩極可能同時有數種氧化還原反應一起進行,
: 想要更瞭解的可以參考以下投影片,第16頁的部分。
: http://nbeaa.org/presentations/battery_intro.ppt
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