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112-分科測驗-化學-題組-20-22 | Arete（艾睿）
112-分科測驗-化學-題組-20-22
中等
0
0
水電解反應所產生的氫氣（
H
X
2
\ce{H2}
H
X
2
）與氧氣（
O
X
2
\ce{O2}
O
X
），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
、
、
與
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。
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2
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
下列關於實驗結果的敘述，哪些正確？
A
當使用白金電極時，氫氣或是氧氣的產量，並不隨電解質的不同而有明顯變化
B
當使用不鏽鋼電極時，無論電解質種類為何，氫氣都是主要產物
C
當使用石墨電極時，無論電解質種類為何，氫氣的產量都相同
D
若使用
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
或
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
當作電解質，無論電極材料為何，產氫的電流效率都接近 100 %
E
若使用
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
或
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
當作電解質，不鏽鋼電極產氫和產氧的效率都比石墨電極佳
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？
A
電極材料：白金；電解質：甲 -
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
、乙 -
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
、丙 -
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
、丁 -
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
B
電極材料：不鏽鋼；電解質：甲 -
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
、乙 -
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
、丙 -
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
、丁 -
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
C
電極材料：不鏽鋼；電解質：甲 -
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
、乙 -
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
、丙 -
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
、丁 -
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
D
電極材料：石墨；電解質：甲 -
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
、乙 -
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
、丙 -
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
、丁 -
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
E
電極材料：石墨；電解質：甲 -
N
a
O
H
\ce{NaOH}
NaOH
、乙 -
N
a
X
2
S
O
X
4
\ce{Na2SO4}
Na
X
2
SO
X
4
、丙 -
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
、丁 -
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
表 3 顯示使用不鏽鋼當作電極，並搭配
K
N
O
X
3
\ce{KNO3}
KNO
X
3
或是
N
a
N
O
X
3
\ce{NaNO3}
NaNO
X
3
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
N
O
X
3
X
−
\ce{NO_3-}
NO
X
3
X
−
陰離子被還原成
N
H
X
2
O
H
\ce{NH2OH}
NH
X
2
OH
。寫出在鹼性水溶液下，此還原反應的半反應式
。
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