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氧化還原反應　　人類馳騁的想像力創造出高能量﹑輕薄短小的電池﹐其動

力能趨使一臺手提電腦運作﹐亦可提供電動汽車行駛所需要的

電能.而這一切都是以氧化還原理論為基石﹐為人類的未來能

源開展出無限的可能.

5

5-1氧化數

5-2反應式的平衡

半反應平衡法 p.178

p.181氧化數平衡法

氧化數的定義 p.173

p.175氧化數的應用

p.172 p.178

170

5-3氧化還原滴定

5-4電池電動勢

5-5電　解

p.194

p.195

法拉第

電解定律

電解﹑電鍍及其應用

p.183 p.185 p.194

電池半反應式 p.186

p.187標準還原電位與電池電壓

實用電池 p.191

171

　　空氣中約含有五分之一的氧氣﹐氧氣是活潑的氣體﹐能與許多物質發生明顯反應.氧也是

地殼中含量最多的元素﹐很多礦物都以氧化物的形態存在﹐許多元素的冶煉﹐都是由其氧化物

還原出該元素.然而﹐金屬鏽蝕常會造成建築物﹑橋樑以及汽車的損壞﹐時至今日﹐仍是人類

所必須面對的棘手問題.

氧化數 5-1　　在基礎化學（二） 1-4 氧化還原反應裡﹐已介紹過

氧化還原的概念.氧化反應最初是指物質得到氧的過

程﹐例如：銅與氧化合生成氧化銅；還原反應則為物質

失去氧的過程﹐例如：氧化銅分解成銅與氧.另外﹐有

機物得到氧或失去氫的反應也都稱為氧化；得到氫或失

去氧的反應則稱為還原.例如：甲醇失去氫而氧化成甲

醛.廣義的氧化還原反應則為物質間電子的得失﹐例

如：亞鐵離子失去電子而氧化成鐵離子.

172

　　為了解氧化還原反應時﹐物質間電子得失的關係﹐

化學家提出氧化數的概念.利用此概念﹐可說明氧化還

原反應中電子轉移的數目﹐也可判斷其發生在何種原子

上.此外﹐氧化數亦可用來平衡氧化還原反應式.

5-1.1　氧化數的定義　　氧化數（oxidation number）是指在物質中﹐假設鍵

結電子均指定給所連接的兩鍵結原子中電負度較大的原

子﹐這樣所求得的電荷數﹐就是該原子的氧化數.例

如：HCl 中﹐H 的電負度小於 Cl﹐因此 H 的氧化數為

＋1﹐而 Cl 則為－1.

　　氧化數判別的規則如下：

! 元素態物質的氧化數為 0﹐例如：Au﹑P4﹑O2﹑O3

中的各原子.

@ 鹼金屬化合物中﹐鹼金屬原子的氧化數是＋1.

例如：NaF 中的 Na.

# 鹼土金屬化合物中﹐鹼土金屬原子的氧化數是＋2.

例如：CaO 中的 Ca.

$ 鹵素化合物中﹐F 的氧化數都是－1.例如：NF3 中

的 F.其餘鹵化物中﹐除與電負度更大的元素結

合﹐例如：KClO3 中的 Cl 氧化數是＋5.一般鹵素

的氧化數都是－1﹐例如：KBr 中的 Br.

% 多數氫化物中﹐H 的氧化數是＋1.例如：HCl﹑

H2SO4﹑NH3 中的 H.但金屬氫化物中﹐H 的氧化數

則是－1﹐例如：LiH﹑CaH2 中的 H.

^ 含氧的化合物中﹐O 的氧化數大多為－2﹐例如：

第 5 章　氧化還原反應 173

H2O﹑N2O4﹑MgO 中的 O.在過氧化物中﹐O 氧化

數為－1﹐例如：H2O2 中的 O；在超氧化物中﹐O 氧

化數為－12﹐例如：KO2 中的 O；在氟氧化物中﹐

OF2 的 O 氧化數為＋2；O2F2 的 O 氧化數為＋1.

　　化合物中﹐各原子氧化數總和為 0﹐例如：

K2CrO4 中﹐K 的氧化數為＋1﹑O 為－2﹐可求得 Cr 為

＋6.離子的氧化數為其電荷數﹐例如：Fe2＋的氧化數

為＋2﹔S2－為－2﹔Al3＋為＋3.離子團中﹐各原子的氧

化數總和等於其電荷數﹐例如：CO32－

中﹐O 的氧化數

為－2﹐可求得 C 為＋4.週期表中﹐A 族元素的氧化數

最高只能達其族數.例如：S 屬於 6A 族（第 16 族）﹐

所以化合物中 S 的最高氧化數是＋6；故可推知﹐過硫

酸鉀 K2S2O8 1中﹐S 的氧化數為＋6.

註 1

過硫酸鉀（K2S2O8）

S OK＋O－

O

O

－

－－ O－－－ S O－K＋

O

O

－

→ →－－

＋1 ＋1＋6 ＋6－2

－1 －1

－2

－2 －2

－2 －2

天然磁鐵礦的主要成分是四氧化三鐵（Fe3O4）﹐製成奈米顆粒時﹐具有永久性的強磁

性﹐對電磁波有強大的吸收效應﹐可作為隱形飛機的塗料.在 Fe3O4 中﹐Fe 的平均氧

化數為何？四氧化三鐵可看作 FeO 和 Fe2O3 的組成﹐則 Fe 的氧化數分別為何？

在 Fe3O4 中﹐Fe 的平均氧化數為＋83；其結構組成為 FeO．Fe2O3﹐其中 FeO

之 Fe 的氧化數為＋2﹐Fe2O3 之 Fe 的氧化數為＋3.

練習題 5-1四氧化三鉛（Pb3O4）俗稱鉛丹﹐常溫時為鮮紅色粉末﹐與油漆相調和後﹐可塗在鐵器上防

止生鏽.在 Pb3O4 中﹐Pb 的平均氧化數為何？四氧化三鉛可看作 2PbO 和 PbO2 的組成﹐

則 Pb 的氧化數分別為何？

解答

5-1範例

174 高中選修化學（上）

5-1.2　氧化數的應用　　化學反應有許多類型﹐可依據反應物與產物中﹐各

原子的氧化數有無變化﹐來判斷該反應是否為氧化還原

反應.而在基礎化學（二） 1-4 氧化還原反應裡﹐也曾

介紹過的氧化劑與還原劑及其相關名詞的定義與運用﹐

現再複習一遍.

　　氧化數增加﹐失去電子的半反應稱為氧化反應

（oxidation reaction）；氧化數降低﹐得到電子的半反應稱

為還原反應（reduction reaction）.還原對方而自身被氧化

的物質﹐稱為還原劑（reductant；reducing agent）﹐其自身

產物的氧化數增加﹐為氧化產物；氧化對方而自身被還原

的物質﹐稱為氧化劑（oxidant；oxidizing agent）﹐其自身

產物的氧化數降低﹐為還原產物.以煉鐵廠中（圖 5-1）﹐

三氧化二鐵與一氧化碳反應生成鐵與二氧化碳為例：

氧化數降低﹐還原反應

Fe2O3　＋　 3CO　→　2Fe　＋　3CO2

＋3 ＋2 0 ＋4

氧化劑還原劑還原產物氧化產物

氧化數增加﹐氧化反應

　　自然界的火山爆發會凝華出硫黃（圖 5-2）﹐噴出氫氣

及氧氣﹐並且生成硫化氫與二氧化硫氣體﹐其反應式為：

氧化數增加﹐氧化反應

3S　＋　 2H2　＋　O2　　2H2S　＋　SO2

0 0 0 ＋1 －2 ＋4 －2

氧化劑兼還原劑還原劑氧化劑

氧化數降低﹐還原反應

　　反應中﹐被氧化或被還原的原子﹐不止一種.硫更

是特別﹐既是氧化劑﹐又是還原劑.

圖 5-1　

在煉鐵廠中提煉鐵的情形

圖 5-2　自然界的硫黃


　　再以銅離子與鋅反應生成銅原子與鋅離子的關係式

為例：

　　上述反應中﹐銅離子的氧化力比鋅離子強﹐鋅的還

原力比銅強﹔同一物質在氧化還原反應前後﹐如同共軛

酸鹼對般﹐互為氧化還原對（redox couple）.

　　表 5-1 及表 5-2 分別列出常見的氧化劑及還原劑﹐以

及其半反應式.氧化劑與還原劑的強度﹐除了受自身活

性的影響之外﹐也與環境的狀況有關.例如：過錳酸鉀

於酸性溶液中氧化力較強﹐於鹼性溶液中氧化力較弱.

銅離子獲得電子﹐被還原

Cu2＋　＋　

Zn　→　Cu　＋　Zn2＋

＋2 0 0 ＋2

強氧化劑強還原劑弱還原劑弱氧化劑

鋅失去電子﹐被氧化

表 5-1　常見的氧化劑及其半反應式

氧化劑半反應式半反應式中畫底線

原子氧化數的變化

KMnO4（酸性） MnO4－（紫）＋8H＋

＋5e－ → Mn2＋（淡粉紅）＋4H2O ＋7 → ＋2

KMnO4（中性或弱鹼性） MnO4－（紫）＋2H2O＋3e－ → MnO2（褐）＋4OH－

＋7 → ＋4KMnO4（強鹼性） MnO4

－（紫）＋e－ → MnO4

2－（墨綠）＋7 → ＋6

H2O2 H2 O 2＋2H＋＋2e－ → 2H2 O －1 → －2

K2Cr2O7 Cr 2O72－（橙）＋14H＋

＋6e－ → 2Cr3＋（綠）＋7H2O ＋6 → ＋3

MnO2 MnO2（褐）＋4H＋＋2e－ → Mn2＋

（淡粉紅）＋2H2O ＋4 → ＋2鹵素 X2（Cl2﹑Br2﹑I2） X 2＋2e－ → 2X－ 0 → －1Fe3＋ Fe3＋

（黃褐）＋e－ → Fe2＋（淡綠）＋3 → ＋2

Ce4＋ Ce4＋（黃）＋e－ → Ce3＋

＋4 → ＋3O2 O 2＋4H＋

＋4e－ → 2H2 O 0 → －2H2SO4（濃） H2 SO4＋2H＋

＋2e－ → SO2＋2H2O ＋6 → ＋4HNO3（濃） HNO3＋H＋

＋e－ → NO2（紅棕）＋H2O ＋5 → ＋4HNO3（稀） HNO3＋3H＋

＋3e－ → NO＋2H2O ＋5 → ＋2O3 O 3＋2H＋

＋2e－ → O2＋H2 O 0 → －2ClO－

（漂白劑；次氯酸根）ClO－＋2H＋

＋2e－ → Cl－＋H2O ＋1 → －1


依據下列各反應：H2SO3＋I2＋H2O → 2HI＋H2SO4﹔2FeCl3＋2HI → 2FeCl2＋2HCl＋I2﹔

3FeCl2＋4HNO3 → 2FeCl3＋NO＋Fe(NO3)3＋2H2O.判斷還原劑的強弱順序﹐何者正

確？

A HI＞FeCl2＞H2SO3＞NO　B H2SO3＞HI＞FeCl2＞NO　C FeCl2＞HI＞H2SO3＞NO

D NO＞FeCl2＞H2SO3＞HI　E FeCl2＞H2SO3＞HI＞NO

依據反應的傾向﹐可判斷各反應式中﹐還原劑的強弱順序.

H2SO3＋I2＋H2O → 2HI＋H2SO4 中﹐還原力：H2SO3＞HI2FeCl3＋2HI → 2FeCl2＋2HCl＋I2 中﹐還原力：HI＞FeCl2

3FeCl2＋4HNO3 → 2FeCl3＋NO＋Fe(NO3)3＋2H2O 中﹐還原力：FeCl2＞NO.所以還原力的強弱：H2SO3＞HI＞FeCl2＞NO.　故選B

練習題 5-2取 a﹑b﹑c﹑d﹑e 五種金屬﹐形成離子之價數均為＋2.經實驗得知：1 b 可溶於鹽酸﹐

而 a﹑d 則否；2 a 與 d2＋可發生自發性反應；3常溫下﹐c 可與水反應﹐而 a﹑d﹑e 則否；4 c2＋與 b 不反應.請問 a﹑b﹑c﹑d﹑e 中﹐最強的還原劑為何？

解答

5-2範例

表 5-2　常見的還原劑及其半反應式

還原劑半反應式半反應式中畫底線

原子氧化數的變化

H2 H 2 → 2H＋＋2e－ 0 → ＋1

H2O2 H2 O 2 → O 2＋2H＋＋2e－－1 → 0

Fe2＋ Fe2＋（淡綠）→ Fe3＋

（黃褐）＋e－＋2 → ＋3C2O4

2－ C 2O 42－ → 2CO 2＋2e－＋3 → ＋4

SO2﹑HSO3－﹑SO3

2－ SO32－＋H2O → SO4

2－＋2H＋

＋2e－＋4 → ＋6H2S H2 S → S（黃）＋2H＋

＋2e－－2 → 0NO2

－ NO2－＋H2O → NO3

－＋2H＋

＋2e－＋3 → ＋5Sn2＋ Sn2＋ → Sn4＋

＋2e－＋2 → ＋4

S2O32－（硫代硫酸根）

與弱氧化劑反應﹐如 I2

S 2O32－ →

12

S 4O62－（四硫磺酸根）＋e－

＋2 → ＋2.5

與強氧化劑反應﹐如 Cl2

S 2O32－＋5H 2O → 2SO4

2－＋10H＋

＋8e－＋2 → ＋6

鹵素離子 X－（Cl－﹑Br－﹑I－）2X－ → X 2＋2e－－1 → 0


反應式的平衡5-2　　氧化還原反應需遵守質量守恆與電荷守恆的原

理.因此可根據原子不滅和電子的得失來平衡反應式﹐

高一介紹過觀察法和代數法﹐本節將介紹半反應平衡法

與氧化數平衡法.

5-2.1　半反應平衡法　　失去電子的半反應為氧化反應﹐得到電子的半反應

為還原反應.全反應中﹐兩半反應電子的得失數目相

等﹐依此概念平衡氧化還原反應式﹐稱為半反應平衡

法.

　　運用半反應平衡法﹐較能觀察出電子的得失與轉移

情形﹐其步驟如下：

在酸中用氫離子

（H＋）或在鹼

中用氫氧離子

（OH－）平衡電

荷.

寫出各原子的

氧化數﹐算出

失去或得到的

電子數.

調整係數﹐使

兩式相加消去

電子﹐得全反

應式.

以水分子（H2O）

平衡氫原子（H）

或氧原子（O）.

找出氧化劑及

還原劑的共軛

產物﹐分別寫

出.

步驟! 步驟@ 步驟# 步驟$ 步驟%


　　以酸性溶液中﹐亞鐵離子與二鉻酸根反應生成鐵離

子與鉻離子為例.

未平衡反應式：Fe2＋（aq）＋Cr2O7

2－（aq）

→ Fe3＋（aq）＋Cr3＋

（aq）

步驟! 步驟!

【氧化半反應】【還原半反應】

Fe2＋ → Fe3＋ Cr2O72－ → 2Cr3＋

步驟@ 步驟@

亞鐵離子氧化成鐵離子﹐失去 1 個電子二鉻酸根獲得 6 個電子﹐還原成鉻離子

Fe2＋→ Fe3＋

＋ e－＋2 ＋3

＋1

Fe 的氧化數由＋2 變為＋3﹐增加 1﹐失去 1 個電子

Cr2O72－＋6e－

→ 2Cr3＋

＋6 ＋3

（－3）×2

Cr 的氧化數由＋6 變為＋3﹐有兩個 Cr 共減少 6﹐獲

得 6 個電子

步驟#

因為在酸性溶液中反應﹐所以用 H＋使

電荷平衡

設加入 x mol H＋

總電荷（－2）＋x＋（－1）×6＝2×（＋3）﹐解得 x＝14

Cr2O72－＋14H＋

＋6e－→ 2Cr3＋

步驟$

用 H2O 平衡 H 與 O 原子﹐以符合質

量守恆

Cr2O72－＋14H＋

＋6e－ → 2Cr3＋＋7H2O

步驟%

氧化半反應式：（ Fe2＋（aq） → Fe3＋

（aq）＋e－）×6

＋）還原半反應式：（Cr2O72－（aq）＋14H＋

（aq）＋6e－ → 2Cr3＋（aq）＋7H2O（））×1

全反應式：6Fe2＋（aq）＋Cr2O7

2－（aq）＋14H＋

（aq） → 6Fe3＋（aq）＋2Cr3＋

（aq）＋7H2O（）


在鹼性溶液中﹐以半反應平衡法平衡反應式.

I2（s）＋NO2－

（aq） → I－（aq）＋NO3－

（aq）

步驟 1

氧化半反應：NO2－ → NO3

－

步驟 2

亞硝酸根氧化成硝酸根﹐失去 2 個電子

NO2－ → NO3

－

（aq）＋2e－

＋3 ＋5

＋2

N 的氧化數由＋3 變為＋5﹐增加 2﹐失去 2 個電子

步驟 1

還原半反應：I2 → 2I－

步驟 2

碘分子獲得 2 個電子﹐還原成碘離子

I2＋2e－ → 2I－

0 －1

（－1）×2

I 的氧化數由 0 變為－1﹐有兩個 I 共減少 2﹐獲得 2 個

電子

步驟 3

因為在鹼性溶液中反應﹐所以用 OH－

平衡電荷

設加入 x mol OH－

總電荷（－1）＋（－1）×x＝（－1）＋（－1）×2﹐

解得 x＝2

NO2－＋2OH－ → NO3

－

（aq）＋2e－

步驟 4

用 H2O

平衡

H 與

O 原子﹐以符合質量守恆

NO2－＋2OH－ → NO3

－

（aq）＋H2O＋2e－

步驟 5

氧化半反應式：（ NO2－

（aq）＋2OH－

（aq） → NO3－

（aq）＋H2O（）＋2e－）×1＋）還原半反應式：（ I2（s）＋2e－ → 2I－（aq））×1

全反應式：I2（s）＋ NO2－

（aq）＋2OH－

（aq） → 2I－（aq）＋ NO3－

（aq）＋H2O（）

練習題 5-3在酸性溶液中﹐以半反應平衡法平衡下列反應式.

MnO4－

（aq）＋S2O32－（aq） → Mn2＋

（aq）＋SO42－（aq）

解答

5-3範例


分別乘上適當係

數﹐使氧化數增

減量相等.

計算氧化數增加

量與減少量.

用水分子（H2O）

平衡 H原子或

O原子.

在酸中用 H＋﹐

在鹼中用 OH－

平衡電荷.

先找出氧化數有

變化的原子﹐並

平衡其原子數.

步驟!

步驟@

步驟#

步驟$

步驟%

5-2.2　氧化數平衡法　　氧化數平衡法係運用氧化數變化的淨改變量為零﹐

以平衡反應式.其步驟如右：

　　以過錳酸根在酸性水溶液中與草酸根的反應為例：

未平衡反應式：

MnO4－

（aq）＋C2O42－（aq）＋H＋

（aq）→ Mn2＋（aq）＋CO2（g）＋H2O（）

步驟!

MnO4－＋C2O4

2－＋H＋ → Mn2＋

＋2CO2＋H2O ＋7 ＋3 ＋2 ＋4

步驟@

Mn 的氧化數由＋7 變為＋2﹐變化量為－5 －5

MnO4－＋C2O4

2－ → Mn2＋＋2CO2

＋7 ＋3 ＋2 ＋4

＋1×2

C 的氧化數由＋3 變為＋4﹐有兩個 C﹐變化量為＋2

步驟# 因為 Mn 的氧化數減少 5﹐所以 MnO4

－與 Mn2＋的係數分別乘以 2

－5×2

2MnO4－＋ 5C2O4

2－ → 2Mn2＋＋10CO2

＋2×5

因為 C 的氧化數增加 2﹐所以 C2O42－的係數乘以 5﹐故 CO2 平衡 C 的原子

數係數為 10

步驟$ 用氫離子（H＋）或氫氧離子（OH－

）平衡電荷﹐

因在酸中用 H＋平衡電荷

設加入 x mol H＋﹐總電荷 2×（－1）＋5×（－2）＋x＝2× 2﹐解得 x＝16

2MnO4－＋5C2O4

2－＋16H＋ → 2Mn2＋

＋10CO2

步驟% 用 H2O 平衡 H 原子或 O 原子

平衡反應式：2MnO4－

（aq）＋5C2O42－

（aq）＋16H＋

（aq）

→ 2Mn2＋（aq）＋10CO2（g）＋8H2O（）


在鹼性水溶液中﹐用氧化數法平衡下列反應式.

CH3OH（aq）＋MnO4－

（aq） → CO32－（aq）＋MnO4

2－（aq）


（aq） → CO32－

（aq）＋MnO42－

（aq）－2 ＋7 ＋4 ＋6

設加入 x mol OH－﹐總電荷 6×（－1）＋x（－1）＝1×（－2）＋6×（－2）﹐解

得 x＝8CH3OH＋6MnO4

－＋8OH－ → CO3

2－＋6MnO4

2－

最後用 H2O 平衡 H 原子或 O 原子平衡反應式：CH3OH（aq）＋6MnO4

－

（aq）＋8OH－

（aq）→ CO32－

（aq）＋6MnO42－

（aq）＋6H2O（）

練習題 5-4用氧化數法平衡下列反應式.

Cu（s）＋NO3－

（aq）＋H＋

（aq） → Cu2＋（aq）＋NO（g）＋H2O（）

解答

C 的氧化數由－2 變為＋4﹐變化量為＋6 ＋6


（aq） → CO32－

（aq）＋MnO42－

－2 ＋7 ＋4 ＋6

－1

Mn 的氧化數由＋7 變為＋6﹐變化量為－1

＋6

CH3OH＋6MnO4－ → CO3

2－＋6MnO4

2－

－1×6

因為 Mn 的氧化數減少 1﹐所以 MnO4－與 MnO4

2－的係數乘以 6

5-4範例


氧化還原滴定5-3　　氧化還原滴定（oxidation-reduction titration）與酸

鹼滴定相似﹐是一種分析溶液濃度的方法.經由氧化還

原反應﹐利用氧化劑得到的電子數等於還原劑失去的電

子數之原理﹐將標準溶液加入被分析的溶液中﹐可藉由

顏色的變化﹑沉澱的生成或導電度的變化等﹐來確定滴

定終點.

　　以過錳酸鉀溶液（KMnO4（aq））滴定未知濃度的亞

鐵離子溶液（Fe2＋（aq））為例（圖 5-3）﹐將已知濃度的

過錳酸鉀溶液置於滴定管中﹐另取適量體積的未知濃度

之亞鐵離子酸性溶液﹐倒入錐形瓶裡.打開滴定管的活

栓﹐逐滴加入過錳酸鉀溶液﹐使之與亞鐵離子反應﹐生

成淡粉紅色的亞錳離子（Mn2＋）﹐直到錐形瓶中的溶

液是紫紅色不再褪去為止.

　　利用達滴定終點時﹐找出得到電子總莫耳數等於失

去電子總莫耳數﹐歸納出氧化還原滴定的計量關係﹐其

流程圖如下：

由 MnO4－＋8H＋

＋5e－ → Mn2＋＋4H2O 可知

每莫耳 KMnO4 得到電子的莫耳數 n1＝5

已知 KMnO4 的

體積莫耳濃度 CM1

滴定終點所消耗

KMnO4 的體積 V1

由 Fe2＋→ Fe3＋

＋e－可知

每莫耳 Fe2＋失去電子的莫耳數 n2＝1

放入錐形瓶中

Fe2＋的體積 V2

未知 Fe2＋的

體積莫耳濃度 CM2

得到公式：n1×CM1×V1＝n2×CM2

×V2　（式 5-1）

圖 5-3　過錳酸鉀的滴定

A實驗裝置

B滴定過程

C滴定終點


　　式 5-1 中﹐n1 為每莫耳氧化劑所得到的電子莫耳

數﹐CM1 為氧化劑的體積莫耳濃度﹐V1 為滴定終點所

消耗氧化劑的體積；n2 為每莫耳還原劑所失去的電子

莫耳數﹐CM2 為還原劑的體積莫耳濃度﹐V2 為被滴定還

原劑的體積.

　　在過錳酸鉀的滴定中﹐達當量點前後﹐顏色有極為

明顯的變化﹐因此可直接清晰顯示出滴定終點﹐不必另

外添加指示劑.然而﹐還是有些氧化還原滴定需要添加

指示劑﹐才能顯現出滴定終點.例如：在碘滴定實驗中

常添加澱粉作為指示劑.

　　碘與澱粉共存時會呈現藍色﹐不過碘離子與澱粉混

合在一起時﹐卻不呈現顏色.利用碘的氧化力或碘離子

的還原力﹐與其他物質反應的滴定方法﹐稱為碘滴定法

（iodimetric titration）.因為碘的水溶性較差﹐為了增

加溶解度﹐通常將碘溶解在碘化鉀溶液中﹐使碘及碘離

子形成三碘離子（I3－﹐triiodide ion）.

　　碘滴定法可分為兩種2：一為直接碘滴定法﹐以碘

的標準溶液作為氧化劑；一為間接碘滴定法﹐以碘離子

的標準溶液作為還原劑.直接碘滴定法是用碘的標準溶

液﹐直接滴定未知濃度的還原劑﹐例如：亞硫酸﹑維

生素 C 和葡萄糖等.間接碘滴定法則是先加入過量的

碘離子﹐使其與未知濃度的氧化劑﹐例如：碘酸鉀﹑次

氯酸鈉和過氧化氫等﹐反應析出碘；然後用硫代硫酸鈉

作為標準溶液﹐再滴定析出的碘﹐間接測出氧化劑的含

量 3.

註 2直接碘滴定法：I2 為氧化劑﹐

氧化半反應式為

I2＋2e－ → 2I－

間接碘滴定法：I－為過量的還

原劑 2I－ → I2＋2e－﹐反應析

出的 I2 與硫代硫酸鈉的反應式

為

I2＋2S2O32－ → 2I－＋S4O6

2－

註 3間接碘滴定法在進行滴定操作

時﹐應先用硫代硫酸鈉溶液滴

定到溶液呈現淺黃色﹐即大部

分的碘已經反應後﹐才加入澱

粉溶液作為指示劑；而後繼續

用硫代硫酸鈉溶液滴定﹐直到

藍色剛好消失為止﹐表示已達

滴定終點.若澱粉指示劑過早

加入﹐大量碘與澱粉結合成穩

定錯合物﹐不易與硫代硫酸鈉

反應﹐因而會產生誤差.


電池電動勢5-4電動勢（electromotive force﹐emf）是指促使電流

流動的趨勢.構成電化電池的兩個電極電位間的電位

差﹐即為電化電池的電動勢﹔電池藉著化學反應在兩

電極間造成電位差（electric potential difference）即電壓

（voltage）﹐其單位是伏特（volt）.

未知濃度的碘酸鉀溶液 20.0 mL﹐加入足量碘化鉀及少量硫酸﹐溶液呈棕褐色.

以 0.10 M 硫代硫酸鈉溶液滴定﹐至溶液呈淺黃色後﹐才加入數滴澱粉液﹐作為指示

劑﹔而後持續滴定﹐直到藍色消失為止﹐共消耗掉硫代硫酸鈉溶液 60.0 mL.求該碘

酸鉀溶液的體積莫耳濃度？

因為滴定反應的氧化半反應式：S2O32－ →

12

S4O62－＋e－

還原半反應式：I2＋2e－ → 2I－

代入公式 n1×CM1×V1＝n2×CM2

×V2

2×CM1×V1＝1×0.10 M×60.0 mL﹐解得 CM1

×V1＝3.0（mmol）即待滴定溶液中含有 I2 3.0 mmol由待滴定溶液的反應式：IO3

－＋5I－＋6H＋ → 3I2＋3H2O

可知 nIO3－：nI2

＝1：3將 nI2

＝3.0 mmol﹐代入 nIO3－：3.0 mmol＝1：3﹐解得 nIO3

－＝1.0（mmol）

再計算 CM＝1.0

20.0 ＝0.050（M）

則求得原碘酸鉀溶液的體積莫耳濃度為 0.050 M

練習題 5-5在酸性條件下﹐取相同體積的亞鐵離子溶液﹐分別以 0.1 M 過錳酸鉀或 0.1 M 二鉻酸鉀

溶液滴定﹐達當量點時﹐所用滴定液之體積﹐各為 X 毫升及 Y 毫升﹐求 XY

為多少？

解答

5-5範例


圖 5-4　鋅銅電池的結構示意圖

陰極

（正極）

伏特計

ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液

陽極

（負極）

脫脂棉

SO42－SO4

2－

K＋NO3－

Zn2＋

2e－

Zn

2e－

Cu Cu2＋

鹽橋

e－ e－

5-4.1　電池半反應式　　電池是由兩個半電池（half-cell）所組成﹐一為陽

極﹐通常由易失去電子的金屬構成﹐發生氧化反應﹐在

電池上標示為負極；另一為陰極﹐由能接受電子的物質

組成﹐發生還原反應﹐在電池上標示為正極.在基礎化

學（一） 4-3.1 化學電池的原理與構造裡﹐已經介紹過鋅

銅電池﹐本節將以半反應的觀點再深入說明.

鋅銅電池係英國化學家丹尼耳（J. F. Daniell﹐

1790 ～ 1845）在 1836 年發明﹐故又稱為丹尼耳電池

（Daniell battery）.

在 25 nC﹐陽離子濃度都是 1.0 M 的狀態下﹐將鋅

片插入硫酸鋅水溶液﹐作為陽極半電池；將銅片插入硫

酸銅水溶液﹐作為陰極半電池.中間用裝有飽和鹽類水

溶液的 U 形管溝通電路﹐稱為鹽橋（salt bridge）﹐其

內的陽離子游向正極﹐陰離子游向負極﹐使電池的各部

分保持電中性.亦可改以多孔隔板隔開﹐以免兩種溶液

混合﹐而離子仍能通過﹐其兩電極反應分別：

陽極：Zn（s） → Zn2＋（aq）＋2e－

陰極：Cu2＋（aq）＋2e－ → Cu（s）

全反應式：Zn（s）＋Cu2＋（aq） → Zn2＋

（aq）＋Cu（s）

以伏特計連接兩半電池﹐銅片接伏特計的正極接

頭﹐鋅片接伏特計的負極接頭﹐測得電池的電壓約為

1.10 伏特（圖 5-4）.因為用伏特計測出的電壓為正

值﹐顯示鋅比銅容易失去電子.


5-4.2　標準還原電位與電池電壓標準還原電位可用來計算化學電池的標準電壓﹐由

5-4.1 節可得知﹐我們只能測定鋅銅兩金屬半電池間的

電位差﹐卻無法經由實驗測得單獨半電池的電位﹐因此

選定某一個標準半電池定為基準﹐即可表出其他半電池

的電位﹐就好比以海平面定為 0﹐來衡量山的高度般.

1953 年﹐國際純化學暨應用化學聯合會（IUPAC）

建議﹐採用標準氫電極（standard hydrogen electrode﹐

SHE﹐又稱為 normal hydrogen electrode﹐NHE﹐圖

5-5）當參考電極（reference electrode）﹐作為比較的標

準.標準氫電極是以鍍了鉑黑 4 的金屬鉑作為電極﹐浸

在氫離子濃度為 1.0 M 的酸性溶液中﹐不斷地把氫氣通

入﹐使氫氣的壓力在 25 nC 時維持 1.0 atm﹐其半反應

（half reaction）的電位稱為標準電位﹐以 E°表示﹐其

值定為 0.00 V.

標準氫電極的陰極半反應式：

2H＋

（aq）＋2e－→ H2（g）　E°＝0.00 伏特

上述氫所處的狀態﹐即為標準狀態.以氫電極與任

何一個半電池組合成的電池﹐在標準狀態所測得的電位

差﹐即為該半反應的標準還原電位.將測得的標準還原

電位（standard reduction potential）依序由高到低排列成

表﹐稱為標準還原電位表（表 5-3）.它們均可用來比較

氧化劑與還原劑的相對強弱﹐判斷氧化還原反應進行的

方向﹐計算電池電壓﹑平衡常數等.還原電位愈高者﹐

愈容易接受電子﹐為愈強的氧化劑.

註 4鉑黑（platinum black）即金屬

鉑的極細粉末﹐因呈黑色而得

名.

鉑線

H2﹐1.0 atm

圖 5-5　標準氫電極

HCl﹐1.0 M

鉑黑


表 5-3　標準還原電位（25 nC 時）

還原反應 En（V）還原反應 En（V）

F2（g）＋2e－ → 2F－

（aq） 2.87 Ni2＋（aq）＋2e－ → Ni（s）－0.25

Co3＋（aq）＋e－ → Co2＋

（aq） 1.82 Co2＋（aq）＋2e－ → Co（s）－0.28

Au3＋（aq）＋3e－ → Au（s） 1.50 Cd2＋

（aq）＋2e－ → Cd（s）－0.40

Cl2（g）＋2e－ → 2Cl－（aq） 1.36 Cr3＋（aq）＋e－ → Cr2＋

（aq）－0.41

O2（g）＋4H＋

（aq）＋4e－ → 2H2O（） 1.23 Fe2＋（aq）＋2e－ → Fe（s）－0.44

Br2（）＋2e－ → 2Br－（aq） 1.07 Cr3＋（aq）＋3e－ → Cr（s）－0.74

2Hg2＋（aq）＋2e－ → Hg2

2＋（aq） 0.92 Zn2＋

（aq）＋2e－ → Zn（s）－0.76

Hg2＋（aq）＋2e－ → Hg（） 0.85 2H2O 5

（）＋2e－ → H2（g）＋2OH－

（aq）－0.83

Ag＋

（aq）＋e－ → Ag（s） 0.80 Mn2＋（aq）＋2e－ → Mn（s）－1.18

Hg22＋（aq）＋2e－ → 2Hg（） 0.79 Al3＋

（aq）＋3e－ → Al（s）－1.66

Fe3＋（aq）＋e－ → Fe2＋

（aq） 0.77 Be2＋（aq）＋2e－ → Be（s）－1.70

I2（s）＋2e－ → 2I－（aq） 0.53 Mg2＋（aq）＋2e－ → Mg（s）－2.37

Cu＋

（aq）＋e－ → Cu（s） 0.52 Na＋（aq）＋e－ → Na（s）－2.71

Cu2＋（aq）＋2e－ → Cu（s） 0.34 Ca2＋

（aq）＋2e－ → Ca（s）－2.87

Cu2＋（aq）＋e－ → Cu＋

（aq） 0.15 Sr2＋（aq）＋2e－ → Sr（s）－2.89

Sn4＋（aq）＋2e－ → Sn2＋

（aq） 0.15 Ba2＋（aq）＋2e－ → Ba（s）－2.90

S（s）＋2H＋

（aq）＋2e－ → H2S（g） 0.14 Cs＋（aq）＋e－ → Cs（s）－2.92

2H＋

（aq）＋2e－ → H2（g） 0.00 Rb＋

（aq）＋e－ → Rb（s）－2.92

Pb2＋（aq）＋2e－ → Pb（s）－0.13 K＋

（aq）＋e－ → K（s）－2.93

Sn2＋（aq）＋2e－ → Sn（s）－0.14 Li＋（aq）＋e－ → Li（s）－3.05

註 5[H2O]＝55.5 M


電化電池的電壓即為推動電子從陽極到陰極的電動

勢﹐可由標準還原電壓 6 求得：

電池電壓 E°電池＝還原電位 E°陰極－還原電位 E°陽極

例如：鋅銅電池中﹐銅離子的還原電位較高﹐作為

陰極；鋅離子的還原電位較低﹐作為陽極.因此﹐鋅銅

電池的電壓 E°電池為：

　　依據電池電壓（E°電池）﹐可判斷出該氧化還原反

應於標準狀態下是否為自發性的反應.E°電池＞0﹐為

自發性反應；E°電池＜0﹐傾向於逆反應的方向進行﹐

為非自發性反應.

在非標準狀態下﹐氧化還原反應電壓的改變﹐可

運用勒沙特列原理預測：當反應平衡向右移動時﹐E電池

值會上升；相反的 E電池值會下降.若反應已達平衡﹐

則 E電池值為 0.例如：未使用的電池放置久了﹐自然

失去電力.

Cu2＋（aq）＋2e－ → Cu（s） E°陰極＝0.34 伏特

－）Zn2＋（aq）＋2e－ → Zn（s） E°陽極＝－0.76 伏特

Zn（s）＋Cu2＋（aq）→ Zn2＋

（aq）＋ Cu（s） E°電池＝1.10 伏特

想想看

濃差電池是一種由相同金

屬﹐以及不同濃度的該金屬

鹽溶液﹐所組成的電池.運

用勒沙特列原理預測﹐濃度

較小的一極為正極或負極？

註 6電位與反應式的係數無關.例

如：

Ag＋（aq）＋e－ → Ag（s）　

E°＝0.80 V

2Ag＋（aq）＋2e－ → 2Ag（s）　

E°＝0.80 V


鋁是地殼中含量最多的金屬元素﹐質地輕盈.在現代生活中﹐其製品如鋁箔﹑鋁罐

等﹐到處可見.因此可善用廢棄的鋁﹐製作鋁空氣電池.

已知氧氣與氫氧化鋁的標準還原電位分別為：

O2（g）＋2H2O（）＋4e－ → 4OH－（aq）　E°＝0.40 伏特

Al(OH)3（s）＋3e－ → Al（s）＋3OH－（aq）　E°＝－2.31 伏特

求﹕1 鋁氧電池的標準電壓為多少伏特？

　　2 鋁空氣電池中﹐氧氣的壓力並非在標準狀態﹐因此可判斷鋁空氣電池的標準

電壓﹐應比鋁氧電池的標準電壓大或小？

1 因為氧的標準還原電位大於氫氧化鋁﹐所以氧作為陰極﹐鋁作為陽極.

鋁氧電池的標準電壓為 2.71 伏特

2 由於空氣中氧氣占 15﹐1 atm 的空氣中氧氣的分壓大約只有 0.2 atm﹐在非

標準狀態下﹐運用勒沙特列原理預測﹐反應平衡向左移動﹐E電池值會下降﹐即小於 2.71 伏特.

練習題 5-61960 年代中期﹐美國奇異公司參與海軍船務署與陸軍通訊兵團的一項專案﹐發展出一種

小型燃料電池﹐陽極是氫﹑陰極是氧﹐在酸性溶液中﹐放出電能.查標準還原電位表﹐

求出此燃料電池的標準電壓.

解答

3O2（g）＋6H2O（）＋12e－ → 12OH－

（aq） E°陰極＝0.40 伏特

－）4Al(OH)3（s）＋12e－ → 4Al（s）＋12OH－

（aq） E°陽極＝－2.31 伏特

4Al（s）＋3O2（g）＋6H2O（）→ 4Al(OH)3（s） E°電池＝2.71 伏特

5-6範例


5-4.3　實用電池生活中突然停電﹐你可能急著找電池；手錶停了﹑

遙控器失靈﹑汽機車發不動﹑瓦斯熱水器點不燃﹑手機

收訊不佳……等﹐都表示電池可能沒電﹐需要更換新

電池或需要充電﹐可見現代人離不開電池.在基礎化學

（一） 4-3.2 常見的電池裡﹐詳述了乾電池﹑鉛蓄電池﹑

鋰電池﹑燃料電池﹐本節將重述一些一次電池﹑二次電

池與燃料電池等實用電池的兩極半反應式.

一次電池是只能使用一次﹐不能充電﹐不可再重

複使用的電池.例如：乾電池（dry cell）與鹼性電池

（alkaline battery）等.

乾電池的兩極反應分別為：

陽極：Zn（s） → Zn2＋（aq）＋2e－

陰極 7：2MnO2（s）＋2NH4Cl（aq）＋Zn2＋（aq）＋2e－ →

Mn2O3（s）＋Zn(NH3)2Cl2（aq）＋H2O（）

鹼性電池是以鹼性氫氧化鉀溶液﹐取代上述乾電池

裡的酸性氯化銨溶液而得名.其兩電極反應分別為：

陽極：Zn（s）＋2OH－

（aq）→ ZnO（s）＋H2O（）＋2e－

陰極：2MnO2（s）＋H2O（）＋2e－ → Mn2O3（s）＋2OH－

（aq）

鋰二氧化錳電池（ l i thium manganese dioxide

battery﹐Li-MnO2﹐圖 5-6）兩電極反應分別為：

陽極：Li → Li＋＋e－

陰極：MnO2＋Li＋＋e－ → LiMnO28

註 7勒克朗社電池陰極另外可能的

反應為

2NH4＋

（aq）＋2e－ → H2（g）＋2NH3（aq）

2MnO2（s）＋H2（g） → Mn2O3（s）＋H2O（）

註 8因為上述兩式中的物質皆於非

水溶液中反應﹐所以不標示出

狀態.

圖 5-6　鋰二氧化錳電池


圖 5-7　鋰離子電池

圖 5-8　鋰離子聚合物電池

二次電池是電池放電後可再充電﹐反覆使用的電

池﹐又稱為蓄電池（storage battery）.

　　1859 年﹐由法國的科學家普朗特（G. Planté﹐1834

～ 1889）所發明的鉛蓄電池﹐是歷史最悠久的二次電

池.其正極為二氧化鉛﹐負極為鉛﹐電解液為重量百

分率濃度約 37％的硫酸﹐故又名鉛酸電池（lead-acid

battery）﹐其電極的半反應與全反應如下：

　　鉛蓄電池的逆反應為非自發反應﹐需外加電壓充

電﹐將電能轉換成化學能.充電時﹐外接電源的正極

（以紅色標示）接於電池的正極﹐負極（以黑色標示）

接於電池的負極.

　　目前的手機﹑數位相機和筆記型電腦等﹐大都使用

能反覆充電的鋰離子電池（lithium ion battery﹐圖 5-7）

或鋰離子聚合物電池（lithium-ion polymer battery﹐圖

5-8）.鋰離子電池主要依靠鋰離子於兩極間來回移動﹐

故別名搖椅式電池（rocking chair battery﹐RCB）；放

電時鋰離子自負極游向正極﹐充電則相反.正極材料

大多採用鈷酸鋰﹐負極材料大多為石墨中嵌入鋰原子

LixCn﹐將過氯酸鋰（LiClO4）溶解在有機溶劑中當作

電解液.兩電極的反應如下：

正極：PbO2（s）＋2H＋

（aq）＋H2SO4（aq）＋2e－放電

充電 PbSO4（s）＋2H2O（）

負極：Pb（s）＋H2SO4（aq）放電

充電 PbSO4（s）＋2H＋

（aq）＋2e－

全反應：Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）放電

充電 2PbSO4（s）＋2H2O（）


正極：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－放電

充電 LiCoO2

負極：LixCn 放電

充電 xLi＋＋xe－＋nC

鋰聚合物電池具有能量密度高﹑更小型化﹑超薄

化﹑輕量化﹐以及高安全性和低成本等多項優點 9.

燃料電池（fuel cell）是一種利用燃料進行化學反

應而產生電力的裝置﹐所用的燃料包括：氫﹑甲醇﹑乙

醇和甲烷等.

以氫為燃料的質子交換薄膜燃料電池（p r o t o n

exchange membrane fuel cell﹐PEMFC）﹐兩電極反應如

下：

陽極：2H2 → 4H＋＋4e－

陰極：O2＋4H＋＋4e－ → 2H2O

鹼性燃料電池（alkaline fuel cell﹐AFC）是使用氫

氧化鉀為電解質﹐兩電極的反應如下：

陽極：H2＋2OH－ → 2H2O＋2e－

陰極：O2＋2H2O＋4e－ → 4OH－

註 9它比鋰離子電池更晚研發上

市﹐使用膠態聚合物替代液態

有機溶劑作為電解質﹐因此無

漏液的問題﹐不必使用鋼罐

或鋁罐來包覆﹐以密封電解

質.因此﹐電池的外觀設計更

富彈性與變化.

想想看

金屬空氣電池是以空氣中的

氧氣作為正極﹐純金屬作為

負極.舉例說明哪些金屬適

合作為金屬空氣電池的負

極？

下列有關電化電池放電反應的敘述﹐何者正確？

A皆為酸鹼中和反應　B必為氧化還原反應　C全為勻相反應　D屬於光電轉換的反

應　E必為可逆反應

電池的陽極進行氧化反應﹐陰極進行還原反應﹐故選B.

練習題 5-7下列關於鉛酸電池放電過程的敘述﹐何者正確？　

A PbO2 之量增加　B Pb2＋被氧化為 Pb4＋

　C SO42－同時向陰極及陽極移動　

D水的莫耳數減少　E硫酸的莫耳數增加

解答

5-7範例


電　解5-5電化學電池是利用氧化還原反應將化學能轉化為電

能﹐反之﹐若以直流電通過熔融態電解質或其水溶液

時﹐在陰極和陽極上亦會發生氧化還原反應﹐稱為電解

（electrolysis）.

在機械工業和電子工業中﹐廣泛應用電解進行金屬

材料的加工和表面處理.

5-5.1　法拉第電解定律法拉第電解定律（Faraday's law of electrolysis）是

法拉第（M. Faraday﹐1791 ～ 1867）在 19 世紀前半

期﹐經由大量電解實驗所發現的規律性﹐其內容如下：

法拉第電解第一定律（Faraday ' s f i r s t l aw of

electrolysis）：在電解過程中﹐同一物質析出的質量與

通入的電量成正比.

法拉第電解第二定律（Faraday's second law of

electrolysis）：以相同的電量電解不同物質﹐析出的質

量正比於該物質的式量除以其得失電子數.

即 m＝ MQFn

其中 m 為電解所析出物質的質量；M 為該物質的

式量﹐Q 為通入的電量﹐n 為得失電子數；F 為法拉第常

數﹐其值為 96485 庫侖∕莫耳﹐常以 96500 庫侖∕莫耳

簡化計算.


5-5.2　電解﹑電鍍及其應用電解是重要的工業製程﹐應用很廣﹐例如﹕鹼氯工

業﹑電解熔鹽﹑銅電解精煉﹑電解製鋁等.電鍍的主要

目的是使被鍍物的抗腐蝕能力增強﹑提高表面硬度﹑增

加耐磨耗性﹐並使製品美觀﹐提高附加經濟價值……

等.例如﹕鍍鉻的車堅固美觀（圖 5-9）.

5-5.2.1　電解的過程與應用本小節依序以鹼氯工業﹑電解熔鹽﹑銅電解精煉﹑

電解製鋁等﹐說明其電解過程與應用.

圖 5-9　鍍鉻的車堅固美觀

三個電解槽串聯﹐分別於電解槽中置入 LiCl（）（熔點＝610 nC）﹑BeCl2（）（熔點＝

415 nC）與 AlCl3（）（熔點＝193 nC）﹐通 1.0 法拉第的電量可析出 Li﹑Be 和 Al 各多

少莫耳？相當於多少克？（原子量：Li＝7.0﹐Be＝9.0﹐Al＝27.0）

通 1 法拉第的電量﹐陰極的還原半反應式分別為：Li＋＋e－ → Li﹐可電解出 1.0 莫耳 Li﹐相當於 7.0×1.0＝7.0（克）

Be2＋＋2e－ → Be﹐可電解出

12

莫耳 Be﹐相當於 9.0× 12

＝4.5（克）

Al3＋＋ 3e－ → Al﹐可電解出

13

莫耳 Al﹐相當於 27.0× 13

＝ 9.0（克）

故通 1.0 法拉第的電量﹐可電解出 1.0 莫耳 Li﹐相當於 7.0 克；12

莫耳 Be﹐相當

於 4.5 克； 13

莫耳 Al﹐相當於 9.0 克.

練習題 5-8以 1.0 安培的電流電解飽和食鹽水溶液﹐經過 19300 秒後﹐在 1 atm﹑27 nC 下﹐可產生

氫多少升？

解答

5-8範例


鹼氯工業大多採用隔膜電解槽（圖 5-10）

電解食鹽水.其半反應式與全反應式如下﹕

陽極：2Cl－（aq） → Cl2（g）＋2e－

陰極： 2H2O（）＋2e－ → H2（g）＋2OH－

（aq）

全反應： 2NaCl（aq）＋2H2O（） → Cl2（g）＋H2（g）＋

2NaOH（aq）

隔膜的功能在避免氯氣與氫氧化鈉發生反應：

Cl2（g）＋2NaOH（aq） → NaCl（aq）＋NaClO（aq）＋H2O（）

鹼氯工業製得的氯氣﹑氫氣與氫氧化鈉﹐是基

本的化工原料﹐可製造漂白劑﹑鹽酸﹑肥皂等.

電解熔融氯化鈉﹐常用當氏法（D o w n s

process﹐圖 5-11）.由於氯化鈉的熔點高達

801 nC﹐為了降低成本﹐常加入氯化鈣作為助

熔劑﹐使混合物的熔點降到 600 nC 左右.其半

反應式與全反應式如下：

陽極：2Cl－（） → Cl2（g）＋2e－

陰極：Na＋（）＋e－ → Na（）

全反應：2Na＋（）＋2Cl－（）→ 2Na（）＋Cl2（g）

當氏法製得的氯氣和鈉之用途很廣﹐氯氣

在化工中可用於合成聚氯乙烯﹑殺蟲劑﹑鹽酸

等；鈉也有多種用途﹐例如：可製成鈉鉀合

金﹑作核反應爐的冷卻材料﹐也可作為有機合

成的還原劑﹐還可製作鈉蒸氣燈.

圖 5-11　

當氏法電解熔融氯化鈉的裝置示意圖

熔融氯化鈉

鋼製圓筒狀

陰極（－）

氯化鈉入口

石墨陽極（＋）

鐵屏

氯氣

液態鈉

圖 5-10　

以隔膜法電解食鹽水設備示意圖

（ Cl2﹐ H2）

隔膜

陰極（－）

陽極（＋）

水入口

氫氧化鈉

溶液出口

氫氣氯氣

稀氯化鈉

溶液出口

濃氯化鈉

溶液入口

Na＋

Na＋

Cl2

Cl－

Cl－

H2

OH－

OH－

H2O

想想看

為什麼電解稀食鹽水時﹐陽

極會產生氧氣；而電解濃食

鹽水時﹐陽極卻產生氯氣？


銅是過渡金屬﹐為人類最早使用的金屬之一﹐被廣

泛應用於電氣業﹑機械業﹑建築工業與國防工業等領

域.銅的電解精煉（electrorefining of copper）已有超過百

年歷史﹐1869 年建於英國的埃爾金頓（Elkington）0工廠

是世界上第一家銅電解精煉廠.

銅的電解精煉是以粗銅作陽極﹐純銅作陰極﹐硫酸

銅溶液為電解液.在電解過程中﹐陽極的粗銅被氧化而

溶解﹐銅離子在陰極被還原而析附在純銅上.有些金屬

離子﹐如鋅離子﹑鎳離子等﹐則游離在電解液中；殘留

的陽極淤渣（anode slime）可提煉出金﹑銀﹑鉑等貴重

金屬（圖 5-12）.

電解製鋁法是於 1886 年 q﹐美國發明家霍爾（C.

M. Hall﹐1863 ～ 1914）和法國化學家埃魯（P. Héroult﹐

1863 ～ 1914）各自獨立發明的﹐所以用霍爾-埃魯法

（Hall-Héroult process）命名.迄今﹐此法仍為主要大規

模工業製鋁法.

註 0埃爾金頓工廠目前主要的業

務﹐不是電解精煉銅﹐而是電

鍍銀.

註 q霍爾於 1888 年在匹茲堡建

製鋁廠﹐採用拜耳法（Bayer

p rocess）精製鋁礬土﹐大

規模生產鋁﹐導致鋁價自

1854 ～ 1890 年跌幅高達百分

之八十.

圖 5-12　銅的電解精煉（銅）

粗銅（陽極接電源的正極）

純銅（陰極接電源的負極）

硫酸銅溶液薄純銅板粗銅板含有貴金屬及其他雜質之陽極淤渣

Cu2＋

2e－

Cu

陰極半反應﹕Cu2＋＋2e－ → Cu

2e－

Cu2＋ Cu

陽極半反應﹕Cu → Cu2＋＋2e－


霍爾-埃魯法是先用拜耳法 w 精製鋁礬土﹐產生

三氧化二鋁（Al2O3）﹐然後添加冰晶石（Na3AlF6）

作為助熔劑﹐使純三氧化二鋁的熔點由 2072 nC 降低

到 950 nC.其電解電極的半反應式分別為：

陽極：C（s）＋O2－（） → CO（g）＋2e－

　　　C（s）＋2O2－（）→ CO2（g）＋4e－

　　　2O2－（）→ O2（g）＋4e－

陰極：Al3＋（）＋3e－ → Al（）

陽極產物主要是一氧化碳和二氧化碳氣體﹐其中含

有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵﹐爲保護環境

和維護人類健康﹐需對陽極氣體進行淨化處理﹐除去有

害氣體和粉塵後﹐再排入大氣；陰極產物是鋁液﹐可澆

鑄成鋁錠或直接加工成型（圖 5-13）.

近百來年﹐鋁已成為世界上最為廣泛應用的金屬之

一.在日常用品﹑家用電器﹑建築﹑航空﹑火箭﹑機械

設備及電力輸送方面等﹐都需要大量的鋁.

註 w所謂拜耳法是在煉鋁﹐將鐵

鋁礦石與氫氧化鈉溶液混合

攪拌﹐溶解成四羥基鋁離子

[Al(OH)4]－後﹐再經過濾﹑酸

化結晶﹐析出三氧化二鋁的

過程﹐係奧地利科學家拜耳

（K. Bayer﹐1847 ～ 1904）

於 1888 年提出而得名.

O2﹑CO 與 CO2 氣泡Al2O3 與 Na3AlF6

的熔融液

石墨內襯（陰極接電源負極）不鏽鋼槽熔融鋁

石墨棒（陽極接電源正極）

Al3＋

Al

Al Al Al Al

Al Al Al

3e－

Al3＋＋3e－ → AlC＋O2－ → CO＋2e－

C＋2O2－ → CO2＋4e－

2O2－ → O2＋4e－

O2－

O2－

O2－

10e－ O O

C O

O C O

O2－

O2－

圖 5-13　

霍爾-埃魯法精煉鋁之電解槽﹐

主要構造為不鏽鋼槽﹐內部以

一層石墨作為陰極襯裡﹐槽內

並聯數根石墨棒作為陽極.

（碳﹐ 氧﹐ 鋁）


5-5.2.2　電鍍的應用金屬腐蝕的現象十分普遍﹐例如：鋼鐵製品在潮溼

空氣中很容易生鏽（圖 5-14）；只要鐵與水﹑氧或其

他強氧化劑接觸時﹐鐵就會生鏽；如果有鹽分存在﹐鏽

蝕會更快.例如：海砂屋樑柱內的鋼筋較易鏽蝕.

鐵生鏽為氧化還原反應﹐類似電化學電池放電的反

應﹐鐵失去電子而被氧化﹐可視為陽極﹔空氣中的氧得

到電子而被還原﹐可視為陰極.兩極的半反應式與全反

應式為：

陽極：Fe（s） → Fe2＋（aq）＋2e－

陰極：2H2O（）＋O2（g）＋4e－ → 4OH－

（aq）

全反應：2Fe（s）＋2H2O（）＋O2（g） → 2Fe(OH)2（s）

生成的氫氧化鐵 (Ⅱ) 會進一步與空氣中的氧和水反應成

氫氧化鐵 (Ⅲ).

4Fe(OH)2（s）＋O2（g）＋2H2O（） → 4Fe(OH)3（s）

或 4Fe(OH)2（s）＋O2（g）＋（2x－4）H2O（） → 2 [Fe2O3‧xH2O]（s）

氫氧化鐵 (Ⅲ) 脫去一部分的水﹐形成 Fe2O3‧xH2O﹐這

就是鐵鏽的主要成分.鐵鏽質地鬆散﹐易剝落而使鐵器

繼續鏽蝕.

金屬防腐蝕的方法很多﹐其中陰極防蝕（cathodic

protection）是將較活潑金屬或其合金﹐連接在被保護的

金屬﹐使較活潑金屬鎂﹑鋁﹑鋅等作爲陽極而被腐蝕；

被保護的金屬則作陰極而達到被保護的目的.例如：在

快艇船殼的水線以下部分﹐裝上一定數量的鋅鋁合金

塊﹐可防止鋼製船殼腐蝕（圖 5-15）.

圖 5-14　廢棄的船身生鏽

圖 5-15　

快艇船殼的陰極防蝕

鋅鋁合金塊


圖 5-16　電鍍銀的湯匙

湯匙

（陰極）

e－

AgNO3（aq）

Ag＋Ag＋

銀片

（陽極）

電鍍（electroplating）是應用電解法將一種金屬鍍

到另一種物體表面的過程.電鍍時﹐被鍍物置於陰極﹐

擬鍍金屬作為陽極﹐以含欲鍍金屬離子的溶液作為電鍍

液.通入直流電後﹐金屬離子被還原成金屬﹐析附在被

鍍物的表面上.例如：電鍍銀的湯匙（圖 5-16）﹐先

將金屬湯匙表面洗淨﹐接連在電池的負極﹐純銀片則接

連在電池的正極.然後﹐把湯匙和銀片一起浸泡在含銀

離子的電解液中﹐經過一段時間後﹐即可在湯匙的表面

鍍上一層閃亮的銀.

電鍍用在許多行業上﹐可增加被鍍物的功能與價

值﹐並具有裝飾與防鏽蝕的功效.例如：白鐵是在鐵

片表面鍍一層鋅﹐可做成波浪狀的鐵板﹑鐵管﹑鐵釘

（圖 5-17）與鐵絲等.而一般金屬保護層是將內部金

屬和空氣隔離﹐例如：馬口鐵是在鐵片上鍍一層錫﹐

常用來製作罐頭的容器（圖 5-18）﹑金屬徽章或瓶蓋

……等.不過﹐因為鐵比錫容易被氧化﹐所以一旦表

面錫破損剝落時﹐內部金屬腐蝕得更快.

圖 5-18　馬口鐵為製作罐頭的材料圖 5-17　鍍鋅的鐵釘


無電電鍍（electroless plating）e 是藉還原劑將金屬

離子還原成金屬﹐而析附於被鍍物表面上的方法.僅在

經處理過的表面上發生﹐故不會因為物體表面的形狀﹑

大小或是否導電等因素而受到限制；包括玻璃﹑陶瓷以

及塑膠等非導體﹐經過適當前處理後﹐便可進行無電電

鍍.例如：無電電鍍鎳浸金﹐經常用在電子塗料及印刷

電路板（圖 5-19）等﹐藉覆蓋一層薄薄的金﹐提供導

電的耐腐蝕塗層.

註 e無電電鍍鎳浸金（electroless

n i c k e l i m m e r s i o n g o l d

（ENIG））是用無電電鍍鎳

後﹐浸入含有金離子的溶液

中；鎳層被溶解所釋出的電子

轉移至金離子﹐而於鎳表面覆

蓋上一層薄金﹐以保護鎳不被

氧化的電鍍法﹐其鍍層具有用

料少及表面平整等優點.

下列有關無電電鍍的敘述﹐哪一個正確？

A電鍍液中需要有還原劑　B塑膠物質不適用此種方法進行電鍍　C將被鍍物置於陰

極﹐通入直流電﹐使欲鍍金屬離子還原於待鍍物表面　D將被鍍物置於陰極﹐通入交

流電﹐使欲鍍金屬離子還原於待鍍物表面　E將被鍍物置於陽極﹐通入交流電﹐使欲

鍍金屬離子氧化於待鍍物表面

無電電鍍不須通電﹐只要把欲鍍的金屬離子和還原劑放置同一杯即可反應﹐故

選A.

練習題 5-9欲在鎳幣表面上鍍金﹐下列敘述何者錯誤？

A陽極的反應為 Au → Au＋＋e－　B以鎳幣當陰極　C常用含金離子的溶液為電鍍液　

D純金應接在電池的負極　E以純金當陽極

解答

5-9範例

圖 5-19　鍍金的印刷電路板


電解清洗

　　鐵達尼號（RMS Titanic）是一艘豪華郵輪﹐於 1912 年 4 月處女航時﹐撞上冰山後沉

沒.1985 年﹐科學家找到其殘骸後﹐陸續將其深藏在海底的物品打撈上岸﹐加以整理後﹐

展示於船公司的紀念館中.

　　由於物品長期沉積海底﹐因此表面上附著有許多的細菌﹑鹽漬和汙垢﹐需要予以剔

除.科學家採用電解清洗法﹐它是把金屬物品用金屬牢籠罩住作為陰極；陽極則以不鏽鋼

作為電極﹐並將電解液調製成鹼性.當通過直流電時﹐氯離子不斷地離開物體表面游向陽

極﹐陰極則不斷冒出氫氣﹐使得金屬物品表面的腐蝕物變得鬆軟而脫落下來.

　　而對於不導電的皮革﹑餐具﹑陶瓷器以及有機材料製成的精細物品等（圖 5-20）﹐則

採用電泳法清理.將上述物品置於正﹑負兩電極間的緩衝溶液中﹐在直流電的作用下﹐表

面的細菌﹑鹽漬和汙垢﹐會因其本身帶電而解離﹐進而脫除掉物品表面的附著物.

　　科學家對於鐵達尼號物品的研究﹐有助於人們了解長期埋藏於海底的物質之變化.

閱讀焦點電解清洗﹑陽極處理與刷覆鍍膜法

圖 5-20　鐵達尼號所乘載的物品遺留在海底


陽極處理

　　陽極處理（anodizing）就是把金屬作爲陽極﹐使

其氧化而得到厚度達 5 ～ 300 微米的氧化膜.例如﹕

適當控制電流和電壓﹐使陽極的鋁製品表面被氧化成三

氧化二鋁的薄膜﹐因而提高鋁及其合金的耐腐蝕性和耐

磨性﹐並增加表面電阻和熱絕緣性.

　　經過陽極處理的薄膜﹐富有多孔性﹐具有很好的吸

附能力﹐能吸附各種染料﹐以增強物件表面的美觀或作

爲使用時的區別標記﹐如鋁製品（圖 5-21）.

刷覆鍍膜法

　　較大型或貴重的機械﹐例如﹕空油壓零件﹑電動馬

達﹑軸承等﹐發生局部損壞後﹐往往整個機械就不能

使用﹐因而造成極大的損失.此時﹐可用刷覆鍍膜法

（brush plating）加以修復.

　　此法是用石墨﹑鉑銥合金或不鏽鋼等作為陽極﹐稱

爲鍍筆（plating pens）﹐陰極則是經過清潔處理的待鍍

物.其操作法是將鍍筆用棉花包裹套住﹐浸入充滿金屬

離子的電鍍液中﹐然後調整電壓到一定的工作電壓後﹐

與待鍍物接觸﹐並保持相對運動﹐就可將金屬鍍到待鍍

物的表面上了﹐如鍍筆操作（圖 5-22）.

　　刷覆鍍膜法的電鍍液不是放在電鍍槽裡﹐而是在刷

鍍過程中﹐不斷滴加﹐浸溼棉花套﹐在直流電的作用

下﹐刷鍍到陰極待鍍物的表面上.如此把固定的電鍍

槽﹐改變成不定形的棉花套﹐從而擺脫龐大的電鍍槽﹐

使設備簡單化﹐操作更方便﹐例如：刷鍍成的精美製品

（圖 5-23）.因此可節省經費.鍍筆也能依據需求﹐

採用不同的電鍍液﹐對待鍍物進行修補.例如﹕可先鍍

鎳打底﹐然後再鍍銅﹐以達到性能上的要求.

圖 5-21　陽極處理的鋁製品

圖 5-22　

用棉花包裹套住的鍍筆正在刷

覆鍍膜

圖 5-23　刷鍍成的精美製品


　　戴維（H. Davy﹐1778 ～ 1829）是英國

的化學家﹐自小生長在鄉村裡﹐是個淘氣﹑

貪玩的孩子.父親從事木器雕刻﹐在他 16 歲

時病逝.爲了謀生糊口﹐於是到當地一名醫

生家中充當助手﹐操作儀器﹐調配各種藥

品﹐看護病人﹐並學習行醫的本領.他覺悟

到自己的學識淺薄﹐因此空閒時就努力閱

讀﹐勤奮學習.

　　他曾因研究笑氣﹐將它應用於外科手術

中作為麻醉劑﹐而聲名大噪.除了用電解法

成功分離出鉀﹑鈉﹑鈣﹑鎂﹑鋇﹑硼等元素

之外﹐還發明一種用於礦坑﹑不會引發煤氣

爆炸的安全燈.

　　戴維是個心靈手巧的人﹐其個性熱情奔

放﹐擅長演說﹐實驗技術高明.同時﹐憑藉

著不凡的口才﹐使人們蜂擁而至聆聽其科學

講座.1804 年﹐戴維成為英國皇家學會的院

士﹐1810 年當選為瑞典皇家科學院的外籍院

士﹐1812 年被封為戴維男爵；1813 年獲頒

拿破崙電化學成果獎章﹐成爲當代矚目的化

學家.

204

　　法拉第（M. Faraday﹐1791 ～ 1867）

出生在倫敦一個鐵匠家庭﹐家境貧寒﹐只受

過少許的正規教育.13 歲起﹐就在一家裝

訂店當學徒﹐由於好學不倦﹐幾乎讀遍送來

店中裝訂的書籍.尤其偏好自然科學﹐並省

錢購買便宜的儀器和藥品﹐自己做實驗.有

顧客知道他的喜好﹐特別贈送數張戴維演講

的入場券.他用心聽講﹐並將筆記精心整理

後﹐裝訂成冊寄給戴維﹐獲得賞識；經過了

一段時間後﹐法拉第便進入戴維實驗室﹐擔

任其助理.

　　1813 年秋天﹐戴維夫婦帶著法拉第到歐

洲旅行﹐並兼做學術訪問﹐歷時一年半.由

於當時階級意識分明﹐法拉第除做助理的工

作外﹐還兼當僕役.但他卻因此而結識了許

多著名的科學家﹐並得以聆聽他們的演講與

談話﹐了解當時科學的動向﹐開闊了其視野.

　　在跟隨著戴維一起工作的幾年當中﹐法

拉第所發表的論文﹐幾乎涉及化學各個領

域﹐由於法拉第為人謙遜﹐對於科學探索堅

韌不拔﹐因此聲譽日漸超越戴維.1824 年﹐

法拉第被推舉為英國皇家學院的會員﹐

25 位投票者中﹐唯一投下反對票的竟是戴

維.1825 年﹐法拉第接替戴維﹐當上實驗室

的主任；1826 年﹐法拉第開始在英國皇家

學院舉辦一系列周五晚的科普講座﹐並積極

參與皇家學院每年耶誕節的講座﹐達 19 次

之多.他的演講稿被彙編成《一支蠟燭的化

學史 The Chemical History of a Candle》一

書﹐是科普讀物的經典之作﹐曾被譯為多種

文字出版.法拉第無私的奉獻精神﹐不計譭

譽﹐畢生努力實驗與研發﹐實在令人敬佩.

圖 5-24　一支蠟燭的化學史

205

5-1　氧化數

1 在離子團或化合物中﹐假設每一化學鍵的鍵結電子﹐均指定給所連接兩原子中

電負度較大的原子﹐所求得的電荷數﹐稱為該原子的氧化數.

2 還原劑自身被氧化﹐氧化數增加﹔還原劑失去電子的半反應稱為氧化反應.

3 氧化劑自身被還原﹐氧化數降低﹔氧化劑得到電子的半反應稱為還原反應.

5-2　反應式的平衡

4 氧化還原反應可根據原子不滅和電子的得失﹐來平衡反應式.

5-3　氧化還原滴定

5 氧化還原滴定是利用氧化劑得到電子數等於還原劑失去電子數的原理﹐將標準

溶液加入被分析的溶液中﹐藉顏色的變化﹑沉澱的生成或導電度的變化等﹐來

確定滴定終點.

6 直接碘滴定法是用碘的標準溶液﹐直接滴定未知濃度的還原劑.

7 間接碘滴定法是先將過量的碘離子﹐加入未知濃度的氧化劑中.使之反應析出

碘；然後用硫代硫酸鈉標準溶液﹐滴定析出的碘﹐間接測出氧化劑的含量.

5-4　電池電動勢

8 電池是由兩個半電池所組成﹐放電時發生氧化反應者﹐稱為陽極﹔發生還原反

應者﹐稱為陰極.

9 電化電池的電壓等於陰極的還原電位減去陽極的還原電位.

0 氧化還原反應中﹐若電池電壓 E電池＞0﹐傾向正反應的方向進行﹐為自發性反

應﹔若電池電壓 E電池＜0﹐傾向於逆反應的方向進行﹐為非自發性反應.

206

q 在非標準狀態下﹐若反應平衡向右移動時 E電池值會上升﹔反應平衡向左移動

時﹐E電池值會下降﹔反應達平衡時﹐則 E電池值為 0.

w 一次電池是不能經由充電再反覆使用的電池.

e 二次電池是放電後可再充電﹐反覆使用的電池.

r 燃料電池是一種利用燃料進行化學反應而產生電力的裝置.

5-5　電　解

t 直流電通過熔融態電解質或其水溶液時﹐在陰極發生還原反應﹐而在陽極發生

氧化反應﹐稱為電解.

y 在電解過程中﹐析出的質量與通入的電量成正比﹐稱為法拉第電解第一定律.

u 以等電量電解不同物質﹐析出的質量正比於該物質的式量除以其得失電子數﹐

稱為法拉第電解第二定律.

i 鐵生鏽時需要與水﹑氧﹐或其他強氧化劑；如果有鹽分存在﹐鐵會鏽蝕得更

快.

o 陰極保護法（或稱陰極防蝕法）是將較活潑金屬或其合金作為陽極而被腐蝕﹐

被保護的金屬則作為陰極而不被腐蝕.

p 電鍍是將被鍍物置於陰極﹐擬鍍金屬作為陽極﹐以含欲鍍金屬離子的溶液作為

電鍍液﹐通入直流電後﹐使金屬離子還原成金屬﹐析附在被鍍物的表面上.

a 無電電鍍是藉還原劑將金屬離子還原成金屬﹐而析附於被鍍物表面上.

207

氧化還原反應氧化還原滴定

氧化數

實用電池

氧化數的定義氧化數的應用

電池電動勢

反應式的平衡

標準還原電位與電池電壓

電池半反應式

半反應平衡法

氧化數平衡法

法拉第電解定律電解﹑電鍍及其應用電解

208

一﹑基本題：（以:標示者為多重選擇題）

5-1　氧化數

1 硫化菌可進行下列氧化還原反應：

8H2S＋xO2＋2CO2 → S8＋2CH2O＋yH2O

下列關於上述反應的敘述﹐哪些錯誤？

A H2S 為氧化劑　B CO2 為還原劑　C x 的數值為 2　D y 的數值為 4　E反應

中所生成的有機物質是 CH2O

2 下列氮化合物中﹐對氮原子而言﹐何者既能當氧化劑﹐又能當還原劑？

A NH3　B HNO2　C HNO3　D NH4Cl　E NaNH2

5-2　反應式的平衡

3 砷及其化合物均有毒﹐如砒霜（As2O3）有劇毒﹐環境監測和法醫學分析砒霜

中毒的反應式為 As2O3（s）＋Zn（s）＋HCl（aq） → ZnCl2（aq）＋AsH3（g）＋H2O（）（未平

衡）﹐下列關於上述反應的敘述﹐何者正確？

A As2O3 是氧化劑　B Zn 是氧化劑　C HCl 既是氧化劑﹐又是還原劑　D此反

應不是氧化還原反應　E反應式最簡單的係數總和為 30

4 下列有關 MnO4－

（aq）＋Mn2＋（aq）＋OH－

（aq） → MnO2（s）＋H2O（）的敘述﹐哪些正確？

A MnO4－為還原劑　B OH－為氧化劑　C平衡反應式最簡單的係數總和為 16

D此反應為自身氧化還原反應　E MnO4－變為 MnO2 時﹐Mn 的氧化數由＋7 變

為＋4

5-3　氧化還原滴定

5 含鐵試樣 1.0 克和硫酸完全反應﹐生成酸性的硫酸亞鐵（FeSO4）溶液後﹐用

0.20 M KMnO4（aq）滴定﹐若要使其完全氧化成 Fe3＋﹐需用去 15.0 毫升.此試樣

含鐵的重量百分率為何？（原子量：Fe＝56）

A 16.8％　B 34.2％　C 65.4％　D 84.0％　E 99.6％

:

:

:

209

6 有一個環境監測小組取一家工廠的廢水 50.00 毫升﹐加入足量的二鉻酸鉀

（K2Cr2O7）溶液與適量的鹼而得鉻酸鋇（BaCrO4）沉澱；沉澱經洗滌﹑過濾後﹐

用適量的稀鹽酸溶解﹐此時 CrO42－全部轉化為 Cr2O7

2－.加入過量碘化鉀（KI）

溶液﹐再加入數滴澱粉溶液則呈藍色﹔以 0.10 M 硫代硫酸鈉（Na2S2O3）標準

溶液滴定﹐於反應完全而溶液褪為無色時﹐共消耗了硫代硫酸鈉溶液 36.00 毫

升.已知相關的反應式為：

2Ba2＋（aq）＋ Cr2O7

2－（aq）＋2OH－

（aq） → 2BaCrO4（s）＋ H2O（）

Cr2O72－（aq）＋6I－（aq）＋14H＋

（aq） → 2Cr3＋（aq）＋3I2（s）＋7H2O（）

I2（s）＋2S2O32－（aq） → 2I－（aq）＋S4O6

2－（aq）

該廢水中﹐鋇離子（Ba2＋）的濃度為多少 M？

A 0.003　B 0.012　C 0.024　D 0.048　E 0.096

5-4　電池電動勢

7 已知鋅銀電池的標準電壓為 1.56 伏特﹐鋅銅電池的標準電壓為 1.10 伏特.若定

Cu2＋（aq）＋2e－ → Cu（s）﹐En＝0.00 伏特為參考點﹐則 Ag＋（aq）＋e－ →Ag（s）之 En 為

幾伏特？

A 0.23　B 0.46　C 0.80　D 1.10　E 1.56

5-5　電　解

8 某生於 2.0 M 硫酸銅溶液中插入兩片純銅作為正﹑負極﹐通一段時間的直流電

後﹐在負極有 3.2 克銅析出﹐則所通過的電量為多少庫侖？（原子量﹕Cu＝64；

1 法拉第＝96500 庫侖）

A 9650　B 4825　C 2412　D 1206　E 1072

210

二﹑綜合題：

9 吸入人體內的氧氣﹐有少量會轉化為氧化性極強的超氧負離子（‧O2－）﹐它能

加速人體的老化﹐因此被稱為生命殺手.科學家嘗試用含亞硒酸鈉（Na2SeO3）

的藥物﹐清除人體內的超氧負離子﹐在此反應中亞硒酸鈉是作為氧化劑或還原

劑？

0 碳酸鈣等非處方制酸劑﹐除用來治療胃酸過多症外﹐還能作為鈣的補充劑﹐服

用後患者可能會想打嗝﹐其反應式為 CaCO3＋2HCl → CaCl2＋CO2＋H2O.判斷

此反應是否為氧化還原反應？

q 未成熟的葡萄﹐因為含有大量酒石酸（C4H6O6）﹐所以很酸；但是成熟時﹐酒

石酸就會轉化成葡萄糖（C6H12O6）﹐於是葡萄就變甜了.在此變化中﹐酒石酸

被氧化或被還原？

w 人們常添加亞硝酸鈉﹐以防止肉類食品變質.但是﹐在胃液中亞硝酸根會轉化

成潛在的致癌物；不過﹐維生素 C 可以將亞硝酸根轉化為一氧化氮﹐讓身體免

於受害.依據上列敘述﹐回答下列問題：

1 上述反應中﹐亞硝酸根被氧化或被還原？

2 維生素 C 是氧化劑或還原劑？

e 含硫化氫的汙濁空氣﹐會使油畫中鮮明的白色硫酸鉛顏料生成黑色的硫化鉛而

變灰暗﹐過氧化氫水溶液可用於修復此類油畫﹐其反應式為 PbS（s）＋4H2O2（aq） →

PbSO4（s）＋4H2O（）.過氧化氫水溶液可否用來擦亮銀器？其反應會產生不良的後

果嗎？

211

r 鉀和氧反應可生成氧化鉀（K2O）﹑過氧化鉀（K2O2）和超氧化鉀（KO2）等三

種氧化物.回答下列各題：

1 氧化鉀（K2O）﹑過氧化鉀（K2O2）和超氧化鉀（KO2）等三種氧化物中﹐氧

原子的氧化數分別是多少？

2 鉀很活潑﹐它與硝酸鉀反應生成氧化鉀並放出氮氣﹐寫出上述反應式 ﹐並判

斷反應中﹐何者為氧化劑？何者為還原劑？

3 過氧化鉀與有機物接觸會引起燃燒和爆炸﹐它遇水立刻生成氫氧化鉀並放出

氧﹐寫出上述反應式.並判斷反應中﹐何者為氧化劑？何者為還原劑？

4 超氧化鉀可在醫院﹑礦井﹑潛水﹑高空飛行中用作供氧劑﹐置於呼吸面罩

中﹐它和二氧化碳反應生成氧氣﹐寫出上述反應式.並判斷反應中﹐何者為

氧化劑？何者為還原劑？

t 黃鐵礦主要成分是二硫化亞鐵（FeS2）﹐看起來像金﹐所以有愚人金的稱呼﹐可

用來作為製造硫酸的原料.進行黃鐵礦成分分析時﹐取 1.00 克樣品﹐經下列反

應﹐2FeS2＋7O2＋2H2O → 2Fe2＋＋4SO4

2－＋4H＋

處理後﹐再用 0.0200 M 二鉻酸

鉀（K2Cr2O7）標準溶液滴定至終點﹐消耗二鉻酸鉀溶液 25.00 毫升﹐其反應式

為 Cr2O72－＋6Fe2＋

＋14H＋ → 2Cr3＋＋6Fe3＋

＋7H2O.此黃鐵礦試樣含鐵的重量

百分率為何？（原子量：S＝32﹐Fe＝56）

212

附錄

附錄一物質的測量

一﹑物質的測量

　　物質都占有一定的空間與質量﹐其中空間的大小是以體積表示；質量的大小則指物質

所含的量﹐係由 m（質量）＝ F（所加諸於物體之力）

a（加速度）所定義.

　　體積是指物質在三度空間的大小﹐所以如果用於一度空間測量的長度單位為公尺（m）﹐

二度空間測量的面積單位即為公尺×公尺（m2）﹐而三度空間的體積單位則為公尺×公尺×公

尺（m3）.

　　物質所含之位能難以測得﹐但是其平均動能的大小則可以絕對溫度表示.也可以說﹐絕對

溫度是物質平均動能的指標﹐絕對溫度愈高﹐表示其平均動能愈大；絕對溫度愈低﹐表示其平

均動能愈小.華氏溫度與攝氏溫度﹑絕對溫度的關係如圖附 1-1.

　　現今常用的單位系統為 SI 制（International System of Units﹐國際單位制﹐見表一）.在實

驗室中﹐常以直尺測量物質的長度；視體積大小﹐分別以容量瓶﹑量筒或滴定管﹑移液吸管等

量測液體之體積；以各式天平量測物質的質量；以溫度計量測物質的溫度.

A華氏溫標 nF＝nC×95 ＋32 B攝氏溫標 nC＝（nF－32）×

59 C絕對溫標 K＝nC＋273

圖附 1-1　各類溫標的換算

水的凝固點 32 nF 0 nC 273 K

　水的沸點 212 nF 100 nC 373 K

附錄 213

表一　基本單位

物理量單　位符　號單　位

（SI 制）符　號

換算因子

（cgs 換算成 SI 乘以）

長度

公分

centimetercm

公尺（米）

meterm

10－2

奈米

nanometernm 10－9

埃

angstromÅ 10－10

皮米

picometerpm 10－12

質量

克

gramg

千克

kilogramkg

10－3

原子質量單位

atomic mass unitamu 1.66×10－27

時間秒

secondsec

秒

seconds 1

電流安培

ampereamp﹐A

安培

ampereA 1

溫度

克氏﹐絕對溫度

KelvinK

克氏

KelvinK

1

攝氏溫度

degree CelsiusnC T（K）＝t（nC）＋273.15

物質量莫耳

molemol

莫耳

molemol 1


二﹑測量的準確性

　　隨著科學的進步﹐我們在試驗某些推論的正確與否時﹐必須把許多含糊的觀念再弄得更精

密﹑更準確﹐特別是有關度量的概念﹐如此才可能由精密的實驗證明所得結論正確或有訛誤.

!有效數字

　　化學是一門實驗的科學﹐所以實驗設計﹑觀察與數據分析是研究化學的重要部分﹐

而測量則是主要的工作﹐如何處理測量的問題﹐對化學而言是非常重要的.測量的數據

包括數字和單位兩部分﹐所得的數值由於儀器的複現性和精準度或人為的操作及觀察

的方法﹐都必然導致某種程度的誤差.圖附 1-2A的量尺﹐最小刻度為公分﹐可肯定地

測量出木塊長 9 公分﹐再加上一位估計值約 0.3 公分﹐故測量數據為 9.3 公分.若改用

圖附 1-2B最小刻度為毫米（公厘）的測量﹐可測量出木塊長 9 .3 公分﹐加上一位估計

值 0.05 公分﹐故測量數據為 9.35 公分.有效數字是在測量時所得到的準確數字加一位估計數

字﹐以上兩個例子中﹐測量值都可寫成由肯定數字加上一位估計數字﹐故 9.3 公分為二位有效

數字﹐9.35 公分為三位有效數字.在多次測量的過程中﹐直尺為儀器﹐其本身刻度的精準度會

產生儀器的誤差﹔實驗者在讀出數字時﹐眼睛﹑木塊的上緣及直尺的刻度是否保持同一水平﹐

都會產生人為誤差.

　　下面所列為有效數字之計算規則：

1 1 ～ 9 九個數字呈現的有效數字；例如﹕525﹑52.5﹑5.25 均為三位有效數字.

2 零出現在兩個有效數字之間﹐零為有效數字；例如﹕10001﹑10101﹑1.0101 均為五位有效

數字.

A B

圖附 1-2　以不同刻度的尺﹐可測量出不同有效數字的數據.

109876543210

10

5

0

附錄 215

3 小於 1 時﹐小數點前後的零均非有效數字；例如﹕0.011﹑0.00032﹑0.0064 均為二位有效數

字.

4 當零出現在小數點後數字的尾端﹐零視為有效的數字；例如﹕3.100﹑101.0﹑0.3560 都視為

四位有效數字.

5 在整數末端的零﹐一般視為非有效數字；例如﹕38000﹑180﹑80 均為兩位有效數字.

　　有效數字進位原則是四捨五入﹐即取捨之數字小於 5 則捨棄﹐大於或等於 5 則進位﹐例

如﹕6240 和 6150 改為取兩位有效數字﹐答案皆為 6200.

@有效數字的四則運算

　　有效數字之間亦可作四則運算﹐其規則如下：

1 加減法

　　先將個位數對齊﹐再檢查各數字中估計值出現最早的位置.其餘各數字依有效數字進位原

則取捨至該位數﹐然後加減求出結果.和或差的小數點位數﹐應與各數字中小數點位數最少者

相同.

2 乘除法

　　先比較各數字的有效數字﹐找出有效數字最少者﹐其餘數字依進位原則取捨﹐改為較有效

數字最少者多一位的有效數字.然後進行乘除﹐最後將積或商再取捨﹐使其有效數字與各數字

中有效位數最少者相同.

　　在科學方法中經常處理極大或極小的數字﹐土星和地球最近距離約為 1000000000000

公尺﹐細胞的直徑大約為 0 . 0 0 0 0 0 1 公尺﹐臺灣的半導體加工業將元件製成線寬僅

0.000000130 公尺﹐這些數字有許多並非有效的零﹐書寫麻煩﹐因此常改用科學數字法表示.

　　在科學數字表示法中﹐任何數字可改為一個小於 10 大於（或等於）1 的數字乘上 10 的若

干次方.例如：前面幾個數字分別可寫成：1×1012 公尺﹐1×10－6 公尺及 1.3×10－7 公尺﹐其

中 1×10－6 公尺亦可稱為 1 微米〔1 微米（µm）＝10－6 m〕﹐而 1.3×10－7 公尺相當於 130×10－9

公尺﹐可稱為 130 奈米〔1 奈米（nm）＝10－9 m〕.

#精密度與準確度

　　實驗誤差是難免的﹐重點是所有的實驗是不是符合實驗的定義﹐也就是說是在「可控制

的環境下進行觀察」.亦即﹐我們是否能維持實驗的主題在可控制的條件下進行規律性和一

致性的探討.精密度是指實驗數據的複現性﹐也就是說﹐我們應該在對同一實驗測量時﹐重

複出現在某數值附近﹐不應有太大的偏差.譬如測量某氣體的體積與壓力的關係﹐首先應確

定該氣體的量（亦即該氣體分子數目）及溫度是否保持一定﹐在這裡氣體的量及溫度即是

所控制的條件﹐然後改變該氣體的體積（自變數）﹐再測量該氣體的壓力（依變數）﹐如


果你重複測量了五次﹐可求其平均值﹐把屢次測量的數據和平均值的偏差求出來﹐再將這

些有正負值偏差的絕對值列出﹐然後再求其平均偏差值﹐附在後面用“±”號表示﹐再以

其在測量值中所占的百分比為該測量值的精密度﹐例如﹕該壓力數據分別為 200.2 mmHg﹑

202.2 mmHg﹑200.8 mmHg﹑199.4 mmHg﹑198.8 mmHg﹐則其平均值 200.3 mmHg﹐其每

次測量值與平均值的差為－0.1﹐＋1.9﹐－0.9﹐－1.5（mmHg）﹐其絕對值為 0.1﹐1.9﹐

0.5﹐0.9﹐1.5（mmHg）﹐平均偏差為（0.1＋1.9＋0.5＋0.9＋1.5）÷5＝1.0（mmHg）﹐

所以在記錄上我們可以寫為 200.3±1.0（mmHg）﹐±1.0 mmHg 為平均偏差值﹐其精密

度則為 1.0

200.3×100％＝0.5％ ﹐故此數據亦可寫為 200.3±0.5％（mmHg）.「精密度」

與「準確度」不同﹐「精密度」是指實驗數據的複現性﹐而「準確度」所指的是實驗數據的

平均值與真實值接近的程度﹐例如﹕真實值為 200.0﹐則 200.3±0.5％與 200.1±0.8％相比﹐

200.1±0.8％的準確度較高（200.1 比 200.3 接近 200.0）﹐但 200.3±0.5％的精密度較大﹐畢

竟 0.5％小於 0.8％﹐表示 0.5％的平均偏差值較小﹐複現性高﹐故精密度大.

圖附 1-3　射飛標中的次數愈多﹐準確度愈佳﹔重複在一定範圍內出現的比例愈高﹐精密度愈佳.

精密度好　準確度也好精密度好　準確度差精密度差　準確度也差

附錄 217

附錄二　酸的解離常數（25 nC）

名　稱化學式 Ka1Ka2

Ka3

亞氯酸 HClO2 1.2×10－2

一氯乙酸（CH2ClCOOH） HC2H2ClO2 1.35×10－3

氫氟酸 HF 7.2×10－4

亞硝酸 HNO2 4.0×10－4

甲酸（HCOOH） HCO2H 1.8×10－4

乳酸（CH3CH(OH)COOH） HC3H5O3 1.38×10－4

苯甲酸（C6H5COOH） HC7H5O2 6.4×10－5

乙酸（CH3COOH） HC2H3O2 1.8×10－5

水合鋁離子 [Al(H2O)6]3＋ 1.4×10－5

丙酸（CH3CH2COOH） HC3H5O2 1.3×10－5

次氯酸 HClO 3.5×10－8

次溴酸 HOBr 2×10－9

氫氰酸 HCN 6.2×10－10

硼酸 H3BO3 5.8×10－10

銨離子 NH4＋ 5.6×10－10

酚 C6H5OH 1.6×10－10

次碘酸 HIO 2×10－11

磷酸 H3PO4 7.5×10－3 6.2×10－8 4.8×10－13

砷酸 H3AsO4 2.5×10－4 5.6×10－8 3.0×10－13

碳酸 H2CO3 4.3×10－7 5.6×10－11

硫酸 H2SO4 極大 1.2×10－2

亞硫酸 H2SO3 1.5×10－2 1.0×10－7

氫硫酸 H2S 1.0×10－7 1.2×10－14

草酸

OH－

O＝C

HO－

O＝

C－ H2C2O4 5.4×10－2 5.3×10－5

抗壞血酸 H2C6H6O6 7.9×10－5 1.6×10－12

檸檬酸 H3C6H5O7 8.4×10－4 1.8×10－5 4.0×10－6


附錄三　鹼的解離常數（25 nC）

名　稱化學式共軛酸的化學式 Kb

氨 NH3 NH4＋ 1.8×10－5

甲胺 CH3NH2 CH3NH3＋ 4.4×10－4

乙胺 C2H5NH2 C2H5NH3＋ 5.6×10－4

二乙胺 (C2H5)2NH (C2H5)2NH2＋ 1.3×10－3

三乙胺 (C2H5)3N (C2H5)3NH＋ 4.0×10－4

氫氧胺 HONH2 HONH3＋ 1.1×10－8

聯胺 H2NNH2 H2NNH3＋ 3.0×10－6

苯胺 C6H5NH2 C6H5NH3＋ 3.8×10－10

吡啶 C5H5N C5H5NH＋ 1.7×10－9

附錄四　原子序 1 ～ 20 元素的各級游離能（單位︰kJ mol－1）

原子序元素

符號

元素

名稱IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 IE7 IE8 IE9 IE10

1 H 氫 13122 He 氦 2372 52513 Li 鋰 520 7298 118154 Be 鈹 900 1757 14849 210075 B 硼 801 2427 3660 25026 328276 C 碳 1087 2353 4621 6223 37831 472777 N 氮 1402 2856 4578 7475 9445 53267 643608 O 氧 1314 3388 5301 7469 10990 13327 71330 840789 F 氟 1681 3374 6050 8408 11023 15164 17868 92038 10643410 Ne 氖 2081 3952 6122 9371 12177 15238 19999 23070 115380 13143211 Na 鈉 496 4562 6910 9543 13354 16613 20117 25496 28932 14136212 Mg 鎂 738 1451 7733 10543 13630 18020 21711 25661 31653 3545813 Al 鋁 578 1817 2745 11577 14842 18379 23326 27465 31853 3847314 Si 矽 787 1577 3232 4356 16091 19805 23780 29287 33878 3872615 P 磷 1012 1907 2914 4964 6274 21267 25431 29872 35905 4095016 S 硫 1000 2252 3357 4556 7004 8496 27107 31719 36621 4317717 Cl 氯 1251 2298 3822 5159 6542 9362 11018 33604 38600 4396118 Ar 氬 1521 2666 3931 5771 7238 8781 11995 13842 40760 4618619 K 鉀 419 3052 4420 5877 7975 9590 11343 14944 16964 4861020 Ca 鈣 590 1145 4912 6491 8153 10496 12270 14206 18191 20385

附錄 219

附錄五　元素的電負度

1.01.5

1.2

1.0

1.0

0.9

0.9

0.9

0.8

0.8

0.7

0.7

LiBe

Mg

Ca

Sr

Ba

Ra

2.2

Os

2.2

Ir

2.2

Pt

2.4

Au1.9

Hg

1.9

Pb

1.9

Bi

1.9

Sb2.0

Po

2.1

Te

2.4

Se

2.5

S

3.0

Cl

2.8

Br

2.5

I

2.0

As

2.1

P

2.2

At1.8

Tl

2.2

Ru

1.8Fe

1.8Co

1.8Ni

1.5

Ti1.4

Zr1.3

Hf

1.3

Sc1.2

Y1.1

La1.1

Ac

1.5

Ta

1.6

V1.6

Nb

1.6

Cr

1.7

W

1.8

Mo

1.9

Tc

1.5Mn

1.9

Re

2.2

Rh

1.9

Cu1.9

Ag2.2

Pd

1.8

Si1.8

Ge1.8

Sn

2.0

B

2.1

H 2.5

C

3.0

N

3.5

O

4.0

F

1.5

Al

1.7

Cd

1.7

In

1.6

Zn

1.6

Ga

Na

K

Rb

Cs

Fr

1.1

Ce

1.1Pr

1.1Nd

1.2

Pm

1.2

Sm

1.1

Eu

1.2

Gd

1.2

Tb

1.2

Dy

1.2

Ho

1.2

Er

1.2

Tm

1.2

Yb

1.3

Lu1.3

Th

1.5

Pa

1.7

U1.3

Np

1.3

Pu

1.3

Am

1.3

Cm

1.3

Bk

1.3

Cf

1.3

Es

1.3

Fm

1.3

Md

1.5

No

電負度＜2.0 2.0∼ 2.9 3.0∼ 4.011A

1

2

3

4

5

6

7

22A

33B

44B

77B

8 98B

10 111B 12

2B

133A

144A

155A

166A

177A

55B

66B

小電負度大

大

電負度

小


想想看﹑練習題及習題參考解答

第 1 章壹﹑想想看參考解答

P.13 a＞b　

貳﹑練習題參考解答

P.8 1-1 λ＝0.143 m﹐E＝1.39×10－24 JP.11 1-2 λ＝121.5 nm﹐E＝1.64×10－18 JP.15 1-3 1.64×10－18 JP.15 1-4 27：5P.18 1-5 25P.21 1-6 氫原子：3s＝3d＜4s＝4p＝4d﹐多電子原子：3s＜4s＜3d＜4p＜4dP.24 1-7 AP.28 1-8 ADE

P.30 1-9 AP.32 1-10 Li＞Na＞KP.33 1-11 ABE

參﹑習題參考解答

P.39 一﹑ 1B　2B　3B　4D　5ACDE　P.40　6C　7BCD　8D　9D　

0AE　P.41　qB　wD　eB　rB

P.41 二﹑ tBCE　y1 Li＜Na＜K＜Rb＜Cs　2 Li＋＜Na＋＜K＋＜Rb＋

＜Cs＋　 3 Li＞Na＞K＞Rb＞Cs


P.53 CH2Cl2 之分子形狀為四面體﹐不是平面形分子﹐故不存在同分異構物.　

P.68 Cl2 為雙原子分子﹐分子表面積較 Xe 大﹐故分散力較大﹐沸點較高.


P.50 2-1 LiF＞NaCl＞KBr＞KI P.52 2-2 H－C＞H－N＞H－O＞H－FP.58 2-3 1 sp　2 sp2

P.60 2-4 CDE

P.63 2-5 BeH2＞NH3＞H2OP.65 2-6 NH3；H2﹑CO2﹑CCl4 及 BF3

P.68 2-7 CH4＜CF4＜CCl4

P.72 2-8 D

221想想看﹑練習題及習題參考解答


P.78 一﹑ 1A　2C　3D　4CE　5BCE　6C　P.79　7A　8B　9A　0D

qCE　P.80　wA　eBC　rABD 　tDE　P.81　yABCE

P.81 二﹑ u1＞3＞5＞2＞4　i1＞4＞5＞3＞2　 o1 H

H－－C＝C＝O

　

2最左邊的碳原子為 sp2 混成﹐中間的碳原子為 sp 混成﹐最右邊的氧原子為 sp2 混成

3五個原子皆共平面﹐其中∠CCO 的鍵角為 180 n﹐∠HCC 及∠HCH 的鍵角則皆為

約 120 n　4是　p1分子間的分散力　2分子間的分散力　3水分子內的共價鍵　

4分子間的偶極－偶極力和分散力　5氫鍵


P.89 1 由水的相圖知﹐只要壓力夠大﹐在 120 nC 時水仍可以液態存在.

2 否﹐因為液體蒸發後容器內的壓力會不斷上升﹐而液體蒸發的蒸氣壓無法追上容器內

整個氣體壓力﹐即液體會被容器內的氣體壓力壓住而無法沸騰﹐直到容器承受不住氣

體壓力而爆炸為止.

P.116 由於聚合物的分子量較大﹐若以溶液的沸點上升或凝固點下降來測定其分子量﹐為使沸

點上升量或凝固點下降量有明顯的變化﹐需溶解極多量的聚合物.


P.87 3-1 ABE

P.90 3-2 1固態﹑氣態﹑氣態　2先由氣態凝華成固態後﹐仍為固態

P.91 3-3 ABE

P.94 3-4 CP.96 3-5 9.8 mP.96 3-6 1 37.5％　2 4.12 M　3 5.94 m　4 0.0966P.99 3-7 CP.102 3-8 BP.103 3-9 2195 克P.105 3-10 1.886 mP.107 3-11 A：450 mmHg；B：150 mmHgP.110 3-12 0：1：2P.112 3-13 200P.113 3-14 BP.117 3-15 A


P.120 3-16 1 1＞2＝3＞4＞5　25＞4＞2＝3＞1　31＝2＝3＞4＞5　

45＞4＞2＝3＝1

P.121 3-17 －0.446 nC


P.126 一﹑ 1D　2B　3B　4B　5A　P.127　6AC　7AE　8176 mmHg　9BDE　P.128　0ABCDE　qBD　wA　eA　P.129　rD　tC　

yC　u 60％P.129 二﹑ i b＞a＞c


P.133 在水中能產生氫離子的物質為酸﹐在水中能產生氫氧離子的物質為鹼.

P.141 在平衡系中﹐加入影響平衡的因素﹐平衡會向抵消此因素的一方移動.

P.143 空氣中﹐二氧化碳的含量約為 0.03％.下雨時﹐二氧化碳會溶於雨水中﹐使雨水呈弱酸

性.

P.149 1由酸與金屬﹑金屬氧化物或金屬氫氧化物形成.2金屬元素與非金屬元素直接化

合.3可溶性鹽類進行離子沉澱反應.


P.135 4-1 ABCE

P.138 4-2 1 6.4×10－5　2 2.8；4％

P.140 4-3 1.9×10－3﹐11.3﹐0.95％

P.141 4-4 1.8×10－5 M﹐ 1.8×10－2 ％﹐ 6.0×10－2 M﹐3.0×10－2％

P.144 4-5 [H＋]＝0.412 M﹐[HSO4－]＝0.388 M﹐[SO4

2－]＝0.012 MP.149 4-6 CP.152 4-7 BP.153 4-8 BP.155 4-9 BDE

P.156 4-10 1 pH＝9.43　2降低了 0.14　3增加了 0.15P.158 4-11 47.7％


P.167 一﹑ 1A　21布-洛酸：H2S﹐其共軛鹼：HS－；布-洛鹼：NH3﹐其共軛酸：NH4

＋　

2布-洛酸：H2PO42－﹐其共軛鹼：HPO4

2－；布-洛鹼：OH－

﹐其共軛酸：H2O　

3B　4D　5B　P.168　6A　7A　8BC　9B　0C　qB

P.169　wB　eD 　rBDE

P.169 二﹑ tAB　y 1.0×10－2

223想想看﹑練習題及習題參考解答


P.189 負極

P.193 鐵﹑鋅﹑鈉﹑鎂﹑鈦﹑鋁﹑鋰﹑鈹等.

P.196 因為兩極的半反應分別為：

陽極： 2H2O（l） → O2（g）＋4H＋

（aq）＋4e－ E°＝－1.23 伏特

或 2Cl－（aq）→ Cl2（g）＋2e－ E°＝－1.36 伏特

陰極： 2H2O（l）＋2e－ → H2（g）＋2OH－

（aq） E°＝－0.83 伏特

或 Na＋（aq）＋e－ → Na（s） E°＝－2.71 伏特

在陽極﹐H2O（l）的標準氧化電位大於 Cl－（aq）﹐而在 NaCl（aq）中﹐[H＋]＝10－7 M 比標準

狀態 [H＋]＝1.00 M 小許多倍﹐有利於向右進行﹐故 H2O（l）的氧化電位增加﹐所以電解

稀 NaCl（aq）時﹐陽極先析出 O2（g）.但電解濃 NaCl（aq）時﹐由於 Cl－（aq）的濃度增加﹐比

標準狀態 1.00 M 大﹐有利於向右進行﹐Cl－（aq）的氧化電位增加﹐再加上 H2O（l）的超

電壓大（實際電解所需的電壓比計算值大﹐兩者間的差值稱為超電壓）﹐所以陽極改析

出 Cl2（g）. 同理﹐H2O（l）的還原電位大於 Na＋（aq）許多﹐所以陰極先產生 H2（g）﹐等水幾近

乾涸才再析出 Na（s）.


P.174 5-1 ＋83 ；＋2 及＋4

P.177 5-2 cP.180 5-3 8MnO4

－

（aq）＋5S2O32－（aq）＋14H＋

（aq） → 8Mn2＋（aq）＋10SO4

2－（aq）＋7H2O（l）

P.182 5-4 3Cu（s）＋2NO3－

（aq）＋8H＋

（aq） → 3Cu2＋（aq）＋2NO（g）＋4H2O（l）

P.185 5-5 65

P.190 5-6 1.23 伏特

P.193 5-7 CP.195 5-8 2.46P.201 5-9 D參﹑習題參考解答

P.209 一﹑ 1ABD　2B　3AE　4CE　5D　P.210　6C　7B　8A

P.211 二﹑ 9還原劑　0不是　q被還原　w1被還原　2還原劑　e否；使銀器變得黯淡無

光　P.212　r1－2﹐－1﹐－12 　2 KNO3 為氧化劑﹐K 為還原劑　3 K2O2 為氧

化劑﹐K2O2 亦為還原劑　4 KO2 為氧化劑﹐KO2 為還原劑　t 16.8％


中英文名詞索引

三畫

三相點　triple point�� P.88凡特何夫　J. H. van't Hoff�� P.115凡特何夫因數　van't Hoff factor�� P.119三碘離子　triiodide ion�� P.184

四畫

巴耳末　J. J. Balmer�� P.10互補原理　complementary principle�� P.35分子軌域理論　molecular orbital theory�� P.50分散力　dispersion force�� P.67分散質　dispersed substance�� P.91分散介質　dispersion medium�� P.91分散系　dispersing system�� P.91水解　hydrolysis�� P.149丹尼耳　J. F. Daniell�� P.186丹尼耳電池　Daniell battery�� P.186

五畫

可見光　visible light��P.7布拉克　F. S. Brackett� �� P.10主量子數　principal quantum number�� P.12包立不相容原理　Pauli exclusion principle�� P.22包立　W. Pauli�� P.22布朗運動　Brownian motion�� P.93布朗　R. Brown�� P.93半透膜　semipermeable membrane�� P.114布忍斯特　J. Brønsted�� P.132半電池　half-cell�� P.186半反應　half reaction�� P.187

六畫

光速　speed of light��P.6光量子　light quantum��P.8光子　photon��P.8自旋量子數　spin quantum number� �� P.17共振結構　resonance structure�� P.59共軛鹼　conjugate base�� P.133共軛酸　conjugate acid�� P.133多質子酸　polyprotic acid�� P.142伏特　volt�� P.185

七畫

角量子數　azimuthal quantum number�� P.16汽化熱　heat of vaporization�� P.85廷得耳效應　Tyndall effect�� P.92廷得耳　J. Tyndall�� P.92亨利　W. Henry�� P.98

八畫

波長　wavelength��P.6來曼　T. Lyman�� P.10帕申　F. Paschen�� P.10芮得柏　J. R. Rydberg�� P.11芮得柏方程式　Rydberg equation�� P.11芮得柏常數　Rydberg constant�� P.11波耳　N. Bohr� �� P.12非極性共價鍵　nonpolar covalent bond�� P.32拉塞福　E. Rutherford�� P.34孤對電子　lone-pair electrons� �� P.60沸點　boiling point�� P.86拉午耳　F. M. Raoult�� P.105依數性質　colligative property�� P.118法拉第電解定律　

Faraday's law of electrolysis�� P.194法拉第　M. Faraday� �� P.194法拉第電解第一定律　

Faraday's f irst law of electrolysis�� P.194法拉第電解第二定律　

Faraday's second law of electrolysis�� P.194刷覆鍍膜法　brush plating�� P.203

九畫

軌域　orbital�� P.15軌域圖　orbital diagram� �� P.22洪德定則　Hund's rule�� P.22洪德　F. H. Hund�� P.23軌域混成　orbital hybridization� �� P.53相圖　phase diagram�� P.84相變化　phase change� �� P.85相對溼度　relative humidity�� P.103洛瑞　T. Lowry�� P.132拜耳法　Bayer process�� P.197拜耳　K. Bayer�� P.198

225中英文名詞索引

十畫

振幅　amplitude� ��P.9原子半徑　atomic radius�� P.29哥本哈根大學　University of Copenhagen�� P.34倫敦　F. London� �� P.67逆滲透　reverse osmosis�� P.117氧化數　oxidation number�� P.173氧化反應　oxidation reaction�� P.175氧化劑　oxidant� �� P.175氧化還原對　redox couple�� P.176氧化還原滴定　oxidation-reduction titration�� P.183埃爾金頓　Elkington�� P.197埃魯　P. Héroult� �� P.197

十一畫

基態　ground state�� P.12副殼層　subshell�� P.16曼哈頓計畫　Manhattan Project�� P.35混成軌域　hybrid orbital�� P.53氫鍵　hydrogen bond � �� P.69液化性壞死　liquefaction necrosis�� P.145旋光能力　optical rotatory power� �� P.163參考電極　reference electrode�� P.187乾電池　dry cell� �� P.191陰極防蝕　cathodic protection�� P.199

十二畫

普朗克　M. Planck��P.6普朗克常數　Planck's constant��P.7發射光譜　emission spectrum� �� P.10游離能　ionization energy� �� P.31湯姆森　J. J. Thomson�� P.34單位格子　unit cell�� P.45晶格能　lattice energy� �� P.48超臨界流體　supercritical fluid�� P.88等滲透壓　isotonic�� P.116普朗特　G. Planté� �� P.192陽極淤渣　anode slime�� P.197無電電鍍　electroless plating�� P.201無電電鍍鎳浸金　

electroless nickel immersion gold�� P.201陽極處理　anodizing�� P.203

十三畫

電磁波　electromagnetic wave��P.6愛因斯坦　A. Einstein��P.8電子殼層　electron shell�� P.16

電子密度圖　electron density map�� P.18電子組態　electron configuration� �� P.22極性共價鍵　polar covalent bond� �� P.32電負度　electronegativity�� P.33奧格‧尼爾斯‧波耳　Aage Niels Bohr�� P.34極化　polarization� �� P.63溶液　solution� �� P.84溶膠　sol�� P.92奧士華　W. Ostwald�� P.122解離百分率　percent dissociation� �� P.137電荷平衡　charge balance� �� P.143當量點　equivalence point�� P.157路易斯　G. N. Lewis�� P.163碘滴定法　iodimetric titration�� P.184電動勢　electromotive force�� P.185電位差　electric potential difference�� P.185電壓　voltage�� P.185鉑黑　platinum black�� P.187鉛酸電池　lead-acid battery� �� P.192搖椅式電池　rocking chair battery�� P.192電解　electrolysis�� P.194當氏法　Downs process� �� P.196電鍍　electroplating� �� P.200

十四畫

蒲芬德　A. H. Pfund�� P.10磁量子數　magnetic quantum number�� P.16遞建原理　aufbau principle�� P.22熔化熱　heat of fusion�� P.85熔點　melting point�� P.86滲透作用　osmosis�� P.114滲透壓　osmotic pressure�� P.115滴定　titration� �� P.157酸鹼滴定　acid-base titration�� P.157滴定液　titrant�� P.157滴定終點　titration end point�� P.157滴定曲線　titration curve�� P.159蓄電池　storage battery�� P.192銅的電解精煉　electroref ining of copper� �� P.197

十五畫

價電子　valence electron�� P.24價軌域　valence orbital�� P.24價鍵理論　valence bond theory� �� P.50價殼層電子對互斥　

valence shell electron pair repulsion�� P.60質子　proton�� P.132


質量平衡　mass balance�� P.143緩衝溶液　buffer solution� �� P.153標準氫電極　standard hydrogen electrode�� P.187標準還原電位　standard reduction potential�� P.187鋰二氧化錳電池　

lithium manganese dioxide battery� �� P.191鋰離子電池　lithium ion battery�� P.192鋰離子聚合物電池　

lithium-ion polymer battery�� P.192質子交換薄膜燃料電池　

proton exchange membrane fuel cell�� P.193

十六畫

頻率　frequency� ��P.6激發態　excited state�� P.12鮑林　L. C. Pauling�� P.33凝膠　gel�� P.92燃料電池　fuel cell�� P.193霍爾　C. M. Hall�� P.197霍爾-埃魯法　Hall-Héroult process� �� P.197

十七畫

鍵結電子對　bonding electron pair�� P.60偶極矩　dipole moment� �� P.63還原反應　reduction reaction�� P.175還原劑　reductant� �� P.175鍍筆　plating pens� �� P.203戴維　H. Davy�� P.204

十八畫

雙重性　dualism�� P.15離子晶體　ionic crystal�� P.48臨界點　critical point�� P.88

十九畫

朗謬　I. Langmuir� �� P.73

二十一畫

鐵達尼號　RMS Titanic� �� P.202

二十四畫

鹽　salt�� P.146鹽橋　salt bridge�� P.186鹼性電池　alkaline battery�� P.191鹼性燃料電池　alkaline fuel cell�� P.193

227中英文名詞索引

圖片來源

目次頁碼序號圖說圖片來源

P.2 第 1 章鎢絲燈泡 123RF 圖庫公司提供

P.2 第 2 章雪花 123RF 圖庫公司提供

P.3 第 3 章乾冰 123RF 圖庫公司提供

P.3 第 4 章實驗室中的試管 123RF 圖庫公司提供

P.3 第 5 章金屬罐 123RF 圖庫公司提供

第 1 章原子構造

頁碼序號圖說圖片來源

P.4﹑5 章頭圖底圖﹑高雄美麗島捷運站達志影像提供

P.6 章前圖光碟達志影像提供

P.7 圖 1-2 熾熱的木炭達志影像提供

P.8 圖 1-3 愛因斯坦上課情形達志影像提供

P.9 圖 1-4 水波達志影像提供

P.34 科學家小傳波耳達志影像提供

波耳的紀念郵票 http://profleeclub.ep.nctu.edu.tw/~wilee/proflee4/public/articles/90/index.phtml

P.35 圖 1-30 1925 年 12 月波耳與愛因斯坦在艾倫費斯

特家中﹐兩人辯論著量子理論.

達志影像提供

第 2 章化學鍵結頁碼序號圖說圖片來源

P.43 章頭圖臺灣景點富爾特數位影像提供

P.43 章頭圖煙六色國際提供

P.43 章頭圖手﹑苯編輯部

P.44 章前圖雪景達志影像提供

P.44 圖 2-1 金塊中﹐原子間籍由金屬鍵結合而形成金

屬晶體.

達志影像提供

P.53 圖 2-10 甲烷是天然氣的主要成分達志影像提供

P.64 圖 2-31A 水流受帶靜電氣球的吸引而偏向編輯部

P.64 圖 2-31B 非極性分子 CCl4 的流動不受帶靜電氣球

影響

編輯部

P.65 圖 2-33 壁虎的腳上具有特殊構造﹐使其與牆壁接

觸時表面積增大﹐產生強大的凡得瓦力﹐

得以支撐其重量.

達志影像提供

P.72 圖 2-43 乾冰達志影像提供

P.72 圖 2-44 冰晶體的部分結構達志影像提供

228

P.73 科學家小傳鮑林 http://www.britannica.com/EBchecked/media/88477/

金幣 http://www.pauling.us/PaulingSymposium.html一封信 http://paulingblog.wordpress.com/2009/04/

09/1945/P.74 圖 2-45 鮑林為量子化學領域的領航者﹐當時電腦

運算技術尚未成熟﹐許多計算工作皆仰賴

紙﹑筆及簡單的計算器.

http://www.paulingtherapy.com/

筆記 http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/news.html

第 3 章液體與溶液頁碼序號圖說圖片來源

P.82﹑83 章頭圖紅血球達志影像提供

冰晶體達志影像提供

冰塊富爾特數位影像提供

P.84 章前圖冰塊達志影像提供

P.84 圖 3-1 在自然界中﹐固態的冰﹑液態的水及空氣

中的水蒸氣可同時存在.

達志影像提供

P.86 圖 3-4 冰的加熱曲線編輯部

P.92 圖 3-11 牛奶﹑豆漿﹑膠水稱為溶膠. 編輯部

P.92 圖 3-12 果凍﹑奶酪﹑豆腐﹑布丁稱為凝膠. 編輯部

P.92 圖 3-13 雷射筆發出的光通過真溶液時﹐看不出光

徑（左）﹐但通過膠體溶液時﹐可明顯看

出光徑（右）.

編輯部

P.92 圖 3-14 自然界中的廷得耳效應達志影像提供

P.94 圖 3-17 氫氧化鐵膠體溶液的形成及凝聚編輯部

P.95 圖 3-18 配製 0.100 m NaCl（aq）的步驟編輯部

P.99 圖 3-22 打開汽水瓶蓋時﹐CO2 會冒出. 達志影像提供

P.99 圖 3-23 潛水夫潛水達志影像提供

P.106 圖 3-29 原油分餾塔達志影像提供

P.113 圖 3-34 將純水A及加入著色劑的汽車抗凍劑之水

B置於冰箱冷凍庫 24 小時後A結冰﹐而

B未凍結的情形.

達志影像提供

P.116 圖 3-37 靜脈注射用的食鹽水溶液編輯部

P.116 圖 3-38 細胞的滲透作用達志影像提供

P.116 圖 3-39 醃漬鹹菜農委會水土保持局

P.118 圖 3-42 RO 純水機編輯部

P.122 科學家小傳凡特何夫維基百科

弗蘭克﹑哈羅德．貝里．狄克遜及凡特何

夫三位科學家之合照

gettyimages 提供

四面體形 gettyimages 提供

229圖片來源

第 4 章水溶液中酸﹑鹼﹑鹽的平衡頁碼序號圖說圖片來源

P.130﹑131 章頭圖人達志影像提供

滴定編輯部

P.132 章前圖螞蟻達志影像提供

P.142 圖 4-4 蘋果含有的蘋果酸為二質子酸達志影像提供

P.142 圖 4-5 檸檬含有的檸檬酸為三質子酸達志影像提供

P.145 圖 4-7 遭氫氟酸腐蝕之手掌臺北榮總醫院葛謹醫生提供

P.145 圖 4-8 氫氟酸可鏤刻玻璃化學圖錄∕增田達男等∕p.120P.146 圖 4-9 生活中常見的鹽類編輯部

P.148 圖 4-10 A明礬的晶體達志影像提供

B明礬可作為膨鬆劑﹐用於製作冬粉﹑油

條等食品.

編輯部

P.150 圖 4-12 A醋酸鈉水溶液呈鹼性編輯部

B氯化銨水溶液呈酸性編輯部

P.157 圖 4-16 以酚酞為指示劑﹐用 NaOH（aq）滴定酸液

達滴定終點時﹐溶液出現淡粉紅色.

編輯部

P.158 圖 4-17 甲基橙在 0.1 M HCl（aq）中呈紅色﹐在

0.1 M NaOH（aq）中呈黃色.

達志影像提供

P.161 科學家小傳布忍斯特維基百科

洛瑞 http://members.multimania.co.uk/khts_chemistry/Lowry.GIF

第 5 章氧化還原反應頁碼序號圖說圖片來源

P.170﹑171 章頭圖電池編輯部

P.172 章前圖廢車達志影像提供

P.175 圖 5-1 在煉鐵廠中提煉鐵的情形達志影像提供

P.175 圖 5-2 自然界的硫黃莊信賢提供

P.183 圖 5-3 過錳酸鉀的滴定編輯部

P.191 圖 5-6 鋰二氧化錳電池編輯部

P.192 圖 5-7 鋰離子電池編輯部

P.192 圖 5-8 鋰離子聚合物電池編輯部

P.195 圖 5-9 鍍鉻的車堅固美觀達志影像提供

P.197 圖 5-12 銅的電解精煉達志影像提供

P.199 圖 5-14 廢棄的船身生繡達志影像提供

P.199 圖 5-15 快艇船殼的陰極防蝕 http://www.williammaloney.com/Aviation/USNavyMuseum/SwiftBoat/pages/06SwiftBoatSacrificialAnode.htm

P.200 圖 5-16 電鍍銀的湯匙達志影像提供


P.200 圖 5-17 鍍鋅的鐵釘達志影像提供

P.200 圖 5-18 馬口鐵為製作罐頭的材料編輯部

P.201 圖 5-19 鍍金的印刷電路板本圖原由達志影像（http://www.tpgimages.com）代理

P.202 圖 5-20 鐵達尼號所乘載的物品遺留在海底達志影像提供

P.203 圖 5-21 陽極處理的鋁製品達志影像提供

P.203 圖 5-22 用棉花包裹套住的鍍筆正在刷覆鍍膜 http://www.goldn.co.uk/P.203 圖 5-23 刷鍍成的精美製品達志影像提供

P.204 科學家小傳戴維達志影像提供

金幣 http://www.fotosearch.com/IST503/1158128/P.205 科學家小傳法拉第維基百科

一封信 http://historical.ha.com/c/item.zx?saleNo=675&lotNo=30658

P.205 圖 5-24 一支蠟燭的化學史 http://www.geometry.net/scientists_bk/faraday_michael.html

231圖片來源

★ 本教科書所收錄圖文，已盡力取得著作權人同意授權，然尚有部分圖文雖已依著作權法第四十七條法定授權規定辦理，但無法聯絡上著作權人，希望原著作權人見書能與我們聯繫。（聯絡專線：0800-007-678）★Note from the publ isher:

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★ 本書如有缺頁、倒裝、整頁漏印、嚴重汙損等情形，請接受本公司誠摯的道歉；並請來電告知，我們將迅速為您服務。（讀者免費服務專線：0800-007-678）

普通高級中學

視覺總監／劉曉燕

主　　編／簡玉蘭

企劃編輯／賀彩薇

責任編輯／史燕玲．鍾爾純

美術編輯／郭慧娟

插畫設計／林珈慧

封面設計／郭慧娟．蔡佳岐

232

選修化學(上)

有著作權‧請勿侵害

■編輯召集人陳秋炳

美國聖路易華盛頓大學化學研究所博士曾任國立清華大學化學系教授

■編審委員黃文彰　

美國西雅圖華盛頓大學化學研究所博士現任國立臺灣師範大學化學系副教授

鄭文正　

國立臺灣師範大學化學系曾任臺北市立建國中學、臺北市立麗山高中化學教師

黃碧芳　

國立臺灣師範大學化學研究所結業曾任臺北市景文高中化學教師

盧木生　

國立臺灣師範大學化學研究所學分班

曾任國立中壢高中化學教師

施建輝　

國立臺灣大學化學系曾任國立新竹實驗中學化學教師

邱美嬌　

國立高雄師範大學化學系

曾任臺北市立建國中學化學教師

林秋月　

美國威斯康辛大學課程與教學教育研究所碩士現任國立新竹實驗中學化學教師

馮松林　

國立彰化師範大學科學教育研究所博士現任國立竹山高中化學教師

■編輯委員黃業建　

國立臺灣師範大學化學研究所碩士

現任臺北市立中正高中化學教師

蘇捷魁　

國立臺灣師範大學化學研究所學分班曾任國立基隆女中、國立新店高中化學教師

吳秋月　

國立臺灣師範大學化學研究所博士現任國立臺南女中化學教師

王瓊蘭　

國立交通大學應用化學研究所碩士現任國立新店高中化學教師

發　行　人﹕陳炳亨

出　版　者﹕翰林出版事業股份有限公司

總　公　司﹕□□□□□臺南市新樂路76號（安平工業區）　　　　　　電話：(06)2631188 傳真：(06)2640416臺南出版處﹕□□□□□臺南市新忠路8-1號（安平工業區）　　　　　　電話：(06)2619621 傳真：(06)2619628出版登記﹕新聞局局版臺業字第5853號印　刷　者﹕翰林出版事業股份有限公司

讀者訂書專線﹕電話：(06)2637923 傳真：(06)2645852翰林我的網﹕http：//www.worldone.com.tw●教材勘誤﹕翰林我的網／高中教師／勘誤啟事

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■ 北區服務中心（臺北、基隆、宜蘭、花蓮）

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　　地址／□□□□□高雄市三民區民族一路373巷15號　　電話／(07)3972288　傳真／(07)3971199

7 0 2 4 8

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2 3 5 8 5

3 2 0 6 0

4 0 8 5 4

7 0 2 5 2

8 0 7 9 4

#347　鍾爾純

ISBN 978-986-123-923-1

民國 101 年 3 月初版‧民國 105 年 8 月三版審定字號：高審字第 0741 號

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