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112-分科測驗-化學-題組-20-22

中等
水電解反應所產生的氫氣(HX2\ce{H2})與氧氣(OX2\ce{O2}),可分別作為燃料與醫療用途。為了瞭解電解質與電極材料對於水電解反應的影響,小安利用 NaOH\ce{NaOH}、NaX2SOX4\ce{Na2SO4}、KNOX3\ce{KNO3} 與 NaNOX3\ce{NaNO3} 作為電解質,搭配白金、不鏽鋼與石墨作為電極,設計了一系列水電解實驗,並將結果整理成表 3 與圖 5 ;表 3 為水電解實驗氣體生成體積,圖 5 為水電解實驗的電流效率。電流效率表示所流通的電流中,有多少比例實際進行水電解反應。image.pngimage.png
下列關於實驗結果的敘述,哪些正確?
提示 1查看提示

先看表 3 的氣體體積,再看圖 5 的電流效率;兩者是不同量。

提示 2查看提示

白金在四種電解質下都約產 1616 mL 氫、88 mL 氧;石墨搭配 NaOH 與硫酸鈉時產氫效率接近 100%100\%。

在某個實驗條件下,小安獲得了如圖 6 的實驗結果,試問下列哪一項最可能為此實驗的電極材料與電解質組合?image.png
提示 1查看提示

圖 6 中有兩組幾乎不產氫、兩組正常產氫;對照表 3 找電極。

提示 2查看提示

白金四組都正常產氫;不鏽鋼搭配硝酸鹽時產氫極少。

表 3 顯示使用不鏽鋼當作電極,並搭配 KNOX3\ce{KNO3} 或是 NaNOX3\ce{NaNO3} 作為電解質時,產氫的電流效率均低於 10%,小安推測這可能是 NOX3X−\ce{NO_3-} 陰離子被還原成 NHX2OH\ce{NH2OH}。寫出在鹼性水溶液下,此還原反應的半反應式 。
提示 1查看提示

硝酸根中的氮氧化數 +5+5,羥胺中的氮為 −1-1,需要六個電子。

提示 2查看提示

在鹼性條件下用水與 OH−\mathrm{OH^-} 配平氧、氫和電荷。