題目性質：自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題，非真題原文，未取自任何題庫、教輔或試卷；解析與採分點為教研整理，非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
寫電極式先定三件事：①誰是負極（失電子、化合價升高、被氧化）；②介質裡有哪些離子可用來配平；③電子數是否與總反應守恆。介質決定配平用的「零件」：酸性用 H⁺/H₂O，鹼性用 OH⁻/H₂O，熔融碳酸鹽用 CO₃²⁻/CO₂，熔融氧化物用 O²⁻。
鹽橋電池與單液電池的差別只在「兩個半反應被分開」：鹽橋既接通內電路、又維持兩邊電中性，本身不參與電極反應。下面兩題均為自編題，數值自擬。
二、題目呈現
題1 鹽橋原電池（自編）
用兩個燒杯構成雙液原電池：甲杯盛 1 mol/L ZnSO₄ 溶液並插入鋅片，乙杯盛 1 mol/L CuSO₄ 溶液並插入銅片，兩杯以含 KCl 的瓊脂鹽橋相連，外電路接電流計。已知標準狀況下該電池工作一段時間後，鋅片質量減少 3.25 g（Zn 的相對原子質量取 65，Cu 取 64）。
(1) 指出負極與正極，寫出兩電極反應式及電池總反應；
(2) 說明鹽橋的兩個作用，並指出鹽橋中 K⁺、Cl⁻ 分別向哪一杯遷移；
(3) 計算銅片質量增加多少、外電路轉移電子的物質的量，並說明兩杯溶液質量各如何變化。
題2 燃料電池（自編）
以 H₂ 為燃料、O₂ 為氧化劑構成燃料電池，總反應均為 2H₂ + O₂ = 2H₂O。請分別寫出下列三種介質下的負極與正極反應式：
(a) 酸性電解質（可用 H⁺、H₂O）；
(b) 鹼性電解質（可用 OH⁻、H₂O）；
(c) 熔融碳酸鹽電解質（可用 CO₃²⁻、CO₂）。
並說明「寫完後怎麼一步驗對錯」。
三、分步解析
題1 (1) 鋅比銅活潑，鋅片為負極：Zn − 2e⁻ = Zn²⁺（氧化）；銅片為正極：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu（還原）。總反應：Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Cu（或 Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu）。放電時電子經外電路由鋅片流向銅片，電流方向相反。
題1 (2) 鹽橋兩個作用：①接通內電路，讓兩邊溶液形成閉合迴路；②維持電中性——甲杯因 Zn²⁺ 不斷生成而正電荷過剩，乙杯因 Cu²⁺ 不斷消耗而負電荷（SO₄²⁻）相對過剩，鹽橋離子定向遷移抵消這兩處電荷積累。故 Cl⁻ 向甲杯（負極區）遷移，K⁺ 向乙杯（正極區）遷移。口訣：陰離子移向負極，陽離子移向正極（記「負負得正」易混，建議記「誰那邊正電荷多了，陰離子就過去」）。鹽橋中 KCl 不參與電極反應，不能用 K⁺/Cl⁻ 去寫電極式。
題1 (3) n(Zn) = 3.25/65 = 0.050 mol，失電子 n(e⁻) = 2 × 0.050 = 0.10 mol。由電子守恆，析出 Cu 為 0.050 mol，m(Cu) = 0.050 × 64 = 3.20 g。甲杯：溶解 3.25 g Zn、同時 Cl⁻ 遷入（隨鹽橋離子進入，若忽略鹽橋離子質量則溶液因 Zn²⁺ 進入而增重 3.25 g）；乙杯：析出 3.20 g Cu、K⁺ 遷入，溶液因 Cu²⁺ 離開而減重 3.20 g。兩杯溶液質量變化不等，差值 0.05 g 正是 Zn 與 Cu 摩爾質量之差乘 0.05 mol。回驗：總反應中固體質量淨減少 0.05 g，與兩極質量變化 3.25 − 3.20 = 0.05 g 一致 ✓。
題2 (a) 酸性 負極（H₂ 失電子）：2H₂ − 4e⁻ = 4H⁺；正極（O₂ 得電子，用 H⁺ 配平）：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O。相加即得 2H₂ + O₂ = 2H₂O ✓。注意酸性介質不能出現 OH⁻。
題2 (b) 鹼性 負極：H₂ 失電子生成的 H⁺ 在鹼性中不能存在，須用 OH⁻ 中和：2H₂ + 4OH⁻ − 4e⁻ = 4H₂O；正極：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻。相加：左邊 4OH⁻ 與右邊 4OH⁻ 抵消，2H₂ + O₂ + 2H₂O = 4H₂O → 2H₂ + O₂ = 2H₂O ✓。鹼性介質不能出現 H⁺。
題2 (c) 熔融碳酸鹽 載流離子是 CO₃²⁻。正極（O₂ 得電子並結合 CO₂ 生成碳酸根）：O₂ + 2CO₂ + 4e⁻ = 2CO₃²⁻；負極（H₂ 與 CO₃²⁻ 反應）：2H₂ + 2CO₃²⁻ − 4e⁻ = 2H₂O + 2CO₂。相加：2CO₃²⁻、2CO₂ 抵消，得 2H₂ + O₂ = 2H₂O ✓。注意 CO₂ 在正極消耗、在負極生成，實際電池中需把負極產生的 CO₂ 循環回正極，這是熔融碳酸鹽燃料電池的固有特點。
驗對錯一步法 把負極式與正極式相加，電子數必須相等並完全抵消，且相加後應恰好得到題給總反應；再逐一檢查：原子是否守恆、電荷是否守恆、介質裡禁用的離子是否出現（酸性無 OH⁻、鹼性無 H⁺、熔融碳酸鹽無 H⁺/OH⁻）。三條都過，電極式就對了。以 (b) 為例：負極電荷 左 −4、右 0，失 4e⁻ 後電荷守恆；正極 左 −4、右 −4 ✓。
四、採分點對照
| 設問 | 答案要點 | 採分點 |
|---|---|---|
| 題1 (1) | 負極 Zn−2e⁻=Zn²⁺；正極 Cu²⁺+2e⁻=Cu；總反應 | 正負極判定 1 分；兩電極式各 2 分；總反應 1 分；電子/電流方向 1 分 |
| 題1 (2) | 接通內電路、維持電中性；Cl⁻→甲、K⁺→乙 | 兩作用各 2 分；兩種離子遷移方向各 1 分；說明鹽橋不參與反應 1 分 |
| 題1 (3) | 3.20 g；0.10 mol；甲增 3.25 g、乙減 3.20 g | n(Zn) 1 分；電子守恆 1 分；m(Cu) 2 分；兩杯變化各 1 分；回驗 1 分 |
| 題2 (a) | 2H₂−4e⁻=4H⁺；O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O | 兩極各 2 分；不出現 OH⁻ 1 分；相加得總反應 1 分 |
| 題2 (b) | 2H₂+4OH⁻−4e⁻=4H₂O；O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻ | 兩極各 2 分；不出現 H⁺ 1 分；相加得總反應 1 分 |
| 題2 (c) | 正極 O₂+2CO₂+4e⁻=2CO₃²⁻；負極 2H₂+2CO₃²⁻−4e⁻=2H₂O+2CO₂ | 兩極各 2 分；CO₂ 循環說明 1 分；守恆檢查 1 分 |
五、高頻易錯點
- 把鹽橋裡的 K⁺/Cl⁻ 寫進電極反應式——鹽橋離子只遷移、不反應。
- 離子遷移方向記反：應為陰離子→負極區、陽離子→正極區。
- 鹼性介質的負極仍寫 2H₂−4e⁻=4H⁺（酸性寫法），忘了 H⁺ 在鹼性中不能存在。
- 酸性介質正極寫成 O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻，混用介質。
- 熔融碳酸鹽漏掉 CO₂：正極必須消耗 CO₂ 才能生成 CO₃²⁻。
- 兩極電子數不等就相加，或相加後沒回到題給總反應卻不檢查。
- 題1 把「溶液質量變化」答成「電極質量變化」，或認為兩杯變化量相同。
- 計算 n(e⁻) 時漏乘 2（Zn 與 Cu 都是二電子轉移）。
六、小結與自查清單
| 介質 | 可用配平粒子 | 正極式骨架（O₂ 側） |
|---|---|---|
| 酸性 | H⁺、H₂O | O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O |
| 鹼性 | OH⁻、H₂O | O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻ |
| 熔融碳酸鹽 | CO₃²⁻、CO₂ | O₂ + 2CO₂ + 4e⁻ = 2CO₃²⁻ |
| 熔融氧化物 | O²⁻ | O₂ + 4e⁻ = 2O²⁻ |
- □ 先判負極（失電子、化合價升高），再按介質選配平粒子。
- □ 酸性不寫 OH⁻、鹼性不寫 H⁺、熔融鹽不寫 H⁺/OH⁻。
- □ 兩極電子數配成相等再相加，相加必須回到總反應。
- □ 原子守恆、電荷守恆各查一遍，尤其鹼性負極的 OH⁻ 係數。
- □ 鹽橋題單獨答「兩作用 + 離子遷移方向」，不把鹽橋離子寫進電極式。
- □ 有質量計算時，用電子守恆一條線貫通兩極，並回代驗差值。
電極式不是背出來的，是「按介質配平 + 電子守恆回驗」推出來的。記住一句：寫完兩極式，相加回不到總反應，就一定是哪裡錯了。鹽橋題再把「兩作用 + 陰離子向負極、陽離子向正極」單獨寫清，電化學這一塊的分就拿穩了。本組裝置、數據與反應式均為原創自編仿真內容。
