108自然9下活动纪录簿ch1-理化[11页]

實驗1-1鋅銅電池
目的：了解伏打電池的原理並製造鋅銅電池。

器材：下列為本實驗所需的器材，請在備妥該物品後於前方空格打勾。

□檢流計1臺□導線（附鱷魚夾）2條□鋅棒1根
□銅棒1根□棉花少許□1M硝酸鉀水溶液150mL
□U型管1個□250mL燒杯2個□0.1M硫酸銅水溶液200mL
□0.1M硫酸鋅水溶液200mL
實驗步驟與紀錄
1. 在燒杯內加入0.1M的硫酸鋅水溶液約200mL，放
入鋅棒當電極，並將導線連接至檢流計負極端。

2. 另取一個燒杯，加入0.1M的硫酸銅水溶液約
200mL。

放入銅棒，將導線連接至檢流計正極端，
此時檢流計無（填有或無）偏轉情形。

3. 將U型管裝滿1M的硝酸鉀水溶液，兩端管口用
棉花塞住，確保管口朝下時棉花不會掉下即可。

4. 將U型管倒立橫跨連接兩燒杯，注意不要讓U型
管中產生氣泡，此時檢流計有（填有或無）
偏轉情形。

問題與討論
1. 比較在兩燒杯之間置入U型管前後，檢流計指針發生什麼變化？
答：未放入U型管時，檢流計沒有任何變化，代表此時沒有電流產生。

當U型管橫跨連接兩燒杯後，則可以看到檢流計明顯偏轉，可知有電流產生。

2. 依照檢流計的指針偏轉方向，判斷正極是鋅棒或銅棒？
答：檢流計的指針偏向銅棒，表示電流由銅棒經檢流計流向鋅棒，故銅棒為正極，鋅棒為負極。

3. 裝滿硝酸鉀水溶液的U型管有什麼作用？
答：U型管中的硝酸鉀水溶液，可以把兩杯分開的溶液聯繫起來，利用離子移動而導電，並且藉由硝酸根離子與鉀離子的流動，促使兩邊溶液維持電中性。

實驗題組練習
1. 鋅銅電池的裝置如附圖，電池放電時，其總反應為Zn＋Cu2＋
→Zn2＋＋Cu。

若已知原子量：Zn＝65.4、Cu＝63.5，請回答下
列問題。

（C）(1) 有關鋅銅電池的裝置及原理，下列敘述何者正確？
(A)U型管內可盛裝石灰水溶液作為鹽橋
(B)未放入U型管之前，檢流計指針偏向銅片
(C)因為鋅的活性大於銅，故鋅片為負極
(D)U型管內的水溶液液面應與兩燒杯內水溶液同高
（A）(2) 有關鋅銅電池的粒子傳遞情形，下列敘述何者正確？
(A)鋅片失去電子，變成鋅離子溶於水溶液中
(B)電子由鋅片經鹽橋流向銅片
(C)電路接通時，U型管內溶液中的正離子會游向負極
(D)硫酸銅溶液內的銅離子數增加
（B）(3) 有關鋅銅電池兩極之反應，下列敘述何者正確？
(A)放入U型管之後，銅片發生的反應為Cu→Cu2＋＋2e－
(B)放入U型管之後，鋅片質量漸漸減少
(C)鋅片減少的重量等於銅片增加的重量
(D)硫酸銅水溶液的顏色由藍色變成紅色
（C）(4) 關於鹽橋的敘述，下列何者錯誤？
(A)鹽橋內應含有易解離的電解質
(B)鹽橋具有維持溶液電中性和連接電路的功能
(C)若以導線代替鹽橋，放電反應更容易進行
(D)若將鹽橋自溶液中取出，檢流計讀數會變為零
(1) (A)鹽橋內會放入易解離的鹽類，石灰水是微溶於水的白色固體，不適合作為鹽橋溶液；(B)未放入
U型管前，指針不會偏轉；(D)水溶液需充滿整個U型管內，才能連接兩杯溶液。

(2) (B)電子是由鋅片經導線流向銅片；(C)鹽橋內的正離子會游向正極，以保持溶液的電中性；(D)硫
酸銅溶液中的銅離子，會從銅棒獲得電子，形成銅原子析出而逐漸減少。

(4) (C)鹽橋是利用離子導電的方式，形成通路，若用導線連接兩溶液，並沒有辦法使反應進行。

實驗1-2電解硫酸銅水溶液
目的：觀察電解硫酸銅水溶液時的化學變化。

器材：下列為本實驗所需的器材，請在備妥該物品後於前方空格打勾。

□電池（含電池座）1個□導線（附鱷魚夾）2條□250mL燒杯1個
□U型管1支□碳棒2根□銅片2片
□橡皮手套1雙□0.2M硫酸銅水溶液約60mL
實驗步驟與紀錄
1. 將0.2M硫酸銅水溶液倒入U型管，約八分滿，
再將U型管置於燒杯中，防止傾倒。

2. 將兩條導線分別連接碳棒與乾電池，並將碳棒插
入U型管兩端的溶液中作為電極。

3. 觀察水溶液的顏色與兩電極上的變化，並記錄於表一。

4. 將碳棒改為銅片，重複步驟1.～3.。

■表一
正極負極
碳棒為電極有氣體產生有物質析出
銅片為電極銅片減少有物質析出
問題與討論
1. 比較以碳棒當電極和以銅片當電極時，兩者在電解硫酸銅水溶液實驗時的結果有何
異同？
答：由實驗中可以發現，負極處皆會有銅離子接收電子，形成銅原子析出的反應，屬於還原反應；而正極處皆發生失去電子的反應，屬於氧化反應。

然而若是以碳棒當電極電解時，正極產物為氧氣、負極產物為銅、水溶液的顏色變淡；以銅片為電極時，正極銅片釋放電子，形成銅離子，銅片質量減少，負極的銅片接收電子，形成銅原子，銅片質量增加，但水溶液顏色不變。

2. 如果在以碳棒當電極進行電解硫酸銅實驗時，將負極的電極改成鐵片，反應會與碳
棒不同嗎？為什麼呢？
答：由於負極處會有銅離子接收電子，形成銅原子析出，因此不論是以鐵片或是碳棒作為電極，並不影響反應結果。

實驗題組練習
1. 如圖為不同電極電解硫酸銅水溶液的實驗裝置：電
解槽(一)以銅片當電極電解硫酸銅水溶液﹔電解槽
(二)則是以石墨當電極電解硫酸銅水溶液的實驗裝
置，請回答下列問題。

（B）(1) 有關電解槽(一)中的反應，下列敘述何者正
確？
(A)硫酸銅水溶液會解離出Cu2＋和S2－
(B)通電後，Cu2＋會移到乙電極獲得電子
(C)正電荷自電源流向甲電極
(D)硫酸銅水溶液的pH值漸漸增大
（C）(2) 下列何者為甲電極的反應式？
(A)CuSO4→Cu2＋＋SO42－
(B)Cu2＋＋2e－→Cu
(C)Cu→Cu2＋＋2e－
(D)2H2O→O2＋4H＋＋4e－
（A）(3) 在電解槽(二)的丙電極產生何種物質？
(A) O2(B) H2(C) Cu (D) H2O
（C）(4) 有關甲乙丙丁等四個電極上發生的反應或變化，下列敘述何者正確？
(A)甲電極質量增加(B)乙電極銅片溶解
(C)丙電極質量不變(D)丁電極質量減少
（A）(5) 有關兩電解槽水溶液的顏色變化，下列敘述何者正確？
(A)電解槽(一)水溶液藍色不變
(B)電解槽(二)水溶液藍色不變
(C)電解槽(一)水溶液藍色變淡
(D)電解槽(二)水溶液藍色變深
(1) (A)硫酸銅水溶液會解離出Cu2+和SO42-；(C)正電荷不會流動；(D)硫酸銅水溶液的pH值不會改變。

(4) (A)甲電極質量減少；(B)乙電極的銅片因銅原子析出會逐漸增加；(D)丁電極的碳棒會有銅原子析
出，質量會增加。

(5) 電解槽(一)的水溶液藍色不變，電解槽(二)的水溶液藍色逐漸變淡。

第1章習題
一、填充題（每格1.5分，共12分）
1. 電暖爐是利用電流的熱效應，將電源的電能轉換成熱能。

2. 各種家用電器所連接電源插座，是以並聯方式連接。

3. 為維護用電安全，我們會用保險絲或無熔絲開關，限制通過電器及電源線的電流
量。

4. 伏打電池中，用以連接兩溶液中離子的裝置稱為鹽橋。

5. 鋅銅電池是以銅為正極，以鋅為負極的一種電池裝置。

6. 物質失去電子的反應屬於氧化反應，物質獲得電子的反應屬於還原反應。

二、選擇題（每格4分，共88分）
1-1電流的熱效應
（C）1. 一電子鍋標示功率為1000W，下列關於「1000W」的敘述何者正確？(A)使用此電子鍋1次需消耗1000焦耳電能(B)使用時每秒有1000個電子通
過(C)使用時電子鍋每秒會消耗1000焦耳電能(D)使用時電源提供每庫
侖電量1000焦耳電能
（C）2. 右圖的電路中，兩燈泡在3伏特電壓下的電功率如圖
所示，則電池的電功率為多少？(A)3W(B)5W
(C)15W(D)45W
（A）3. 在右圖的電路中，若測得安培計A1的電流為0.2安
培，則下列敘述何者正確？(A)安培計A2的電流應為
0.2安培(B)電阻R1兩端電壓為4伏特(C)電阻R2
兩端電壓為2伏特(D)電池提供給兩電阻的電功率
為2.4瓦特
2. 並聯電路中，總電功率為各電燈泡的電功率相加，10W+5W=15W。

3. (A)串聯電路中，A總=A1=A2=0.2安培；(B)V1=0.2×10=2伏特；(C)V2=0.2×20=4伏特；(D)P=0.2×（2+4）
=1.2瓦特。

1-2電力輸送
（A）4. 發電廠為減少電能損耗，通常採用下列何種方式輸送電力至用戶端？(A)高電壓、低電流(B)低電壓、高電流(C)高電壓、高電流(D)低電壓、
低電流
（C）5. 有關交流電與直流電的比較，何者正確？(A)交流電的電流大小與方向恆定，故適用於家用電器(B)發電廠所輸送的電流為直流電，所以一般電器
可以直接使用(C)直流電的簡記為DC；交流電的簡記為AC(D)家庭插
座所提供的電流是直流電
1-3家庭用電
（C）6. 電力公司會在家庭或工廠用戶端裝設瓦時計（電表），它是用來記錄何種物理量的儀器？(A)電壓(B)電量(C)電能(D)電功率
（ B ）7. 有關保險絲的熔點大小與使用方式，下列敘述何者正確？(A)高熔點，且應與被保護的電器串聯(B)低熔點，且應與被保護的電器串聯(C)高熔
點，且應與被保護的電器並聯(D)低熔點，且應與被保護的電器並聯（D）8. 小華新添購一臺電磁爐，右圖為電磁爐的電
器規格，請問下列敘述何者錯誤？(A)此電
磁爐應使用110伏特的電源(B)正常使用
時，通過電磁爐的電流為10安培(C)若小
華用電磁爐煮湯60分鐘，此電磁爐將消耗
1.1度的電能(D)若1焦耳的電能可轉換為0.24 cal的熱量，則此電磁爐1
分鐘可使1公升的水上升24℃
（ D ）9. 在右圖電路中，哪個燈泡會發生短路的情形？(A)甲
(B)乙(C)丙(D)丁
5. (A)交流電的大小與方向會作週期性的來回變換；(B)發電廠所輸送的電流為交流電；(D)家庭插座
所提供的電流是交流電。

8. (D)E=I×t×V=10×60×110=66000焦耳，即為15840cal。

在1分鐘內，使1公升的水上升的溫度=15840
÷（1000×1）=15.84℃。

1-4電池
（A）10. 右圖為一鋅銅電池的裝置，則下列敘述何者正
確？(A)毫安培計標「＋」號的接線柱應與銅片
相連接(B)通電一段時間後，鋅片質量會減少，
銅片質量會增加，且減少的質量恰等於所增加的
質量(C)鹽橋中的硝酸根離子流向銅片(D)通
電持續進行，燒杯甲內的鋅離子數目會逐漸增
加，而燒杯乙內的銅離子會維持不變
（A）11. 鹽橋在鋅銅電池中的功用為下列何者？(A)把兩個分隔的溶液連接起來形成通路(B)使金屬在鹽橋析出(C)使兩溶液帶負電(D)維持溶液的酸
鹼性
（C）12. 有關碳鋅電池的敘述，下列何者錯誤？(A)碳棒為正極、鋅筒為負極(B)電壓約為 1.5伏特(C)放電時間較鹼性電池長(D)內部填充電解質為糊
狀物
（C）13.下列有關常見電池的敘述，何者正確？(A)碳鋅電池內不含任何水分(B)鋰電池是一次電池，使用後不能再充電(C)鹼性電池以氫氧化鉀為電解
液，使用時間較碳鋅電池長(D)電池內的化學物質對環境的危害不大，可
以不用回收
（C）14. 有關鉛蓄電池，下列敘述何者正確？(A)充
電時，硫酸溶液濃度減少(B)充電時，兩電
極皆產生硫酸鉛(C)欲對鉛蓄電池充電時，
二氧化鉛極板應連接右圖中外電源的甲極
(D)放電時，電子由鉛蓄電池的二氧化鉛極板流出
10. (B)鋅片質量會減少、銅片質量會增加，但兩者的質量不相等；(C)硝酸根離子帶負電，會流向硫酸
鋅水溶液中；(D)燒杯乙內的銅離子數目會減少。

13. (A)碳鋅電池內含有少量的水，填充物呈糊狀；(B)鋰電池為二次電池；(D)電池內含有許多重金屬，
使用完的電池必須回收處理。

14. (A)充電時，硫酸水溶液的濃度上升；(B)放電時，兩電極才是皆產生硫酸鉛；(D)放電時，電子是
由負極的鉛板流出。

1-5電流的化學效應
（B）15. 有關水的電解實驗敘述，下列何者正確？(A)與電池負極
相連的電極為正極(B)負極會產生氫氣(C)正極產生的
氣體具有可燃性(D)產生的氫氣與氧氣的體積比為1：2
（ A ）16. 在電解硫酸銅水溶液時，使用不同的電極，會產生不同的
反應，請問下列何者錯誤？(A)以碳棒為電極，正極產生銅離子(B)以
銅片為電極，水溶液顏色不變(C)以碳棒為電極，水溶液顏色會變淡(D)
以銅片為電極，負極產生銅
（ C ）17. 李函想要在銅製的鑰匙圈上鍍一層鋅，則下列有關實驗裝置的敘述，何者正確？(A)可利用硫酸銅作為電鍍液(B)可用家用110V的電源(C)應
將鋅片接於正極，銅製的鑰匙圈則接於負極(D)電鍍過程中鋅片的質量不
變
（B）18. 下列何者不是藉由離子的移動而導電？(A)電解硫酸銅時所用的硫酸銅水溶液(B)連接鉛蓄電池和外接電器之間的金屬導線(C)伏打電池中連
接燒杯的U型管內的水溶液(D)碳鋅電池內部兩電極間的填充物質
（ B ）19. 右圖為以碳棒為電極的電解硫酸銅水溶液的實驗裝置，則
下列敘述何者正確？(A)在甲碳棒附近會有氫氣產生
(B)經一段時間後，乙碳棒質量會增加(C)若改以銅棒作
為電極，則硫酸銅水溶液濃度會增加(D)反應一段時間
後，水溶液顏色會變紅
15. (A)與電池負極相連的電極為負極；(C)正極產生的氣體為氧氣，具有助燃性；(D)氫氣與氧氣的體
積比為2：1。

16. (A)正極產生氧氣。

17. (A)電鍍液中必須含有鋅；(B)電鍍必須使用直流電；(D)電鍍過程中，位於正極的鋅片會釋放出電
子，變成鋅離子溶於電鍍液中，質量會逐漸減少。

18. (B)金屬導線是藉由電子的移動來導電。

19. (A)甲碳棒為正極，附近會有氧氣產生；(C)改以銅棒為電極，硫酸銅溶液的濃度會保持不變；(D)
水溶液顏色會保持為藍色。

（B）20. 將文中的電風扇、電熱爐和充電器，連接插座使用的時候，通過導線電流最大的是哪一種電器﹖(A)電風扇(B)電熱爐(C)充電器(D)三種電
器電流大小都相同
（C）21. 文中三種電器同時使用時，通過延長線的電流大小為多少安培﹖(A)6.6安培(B)7.6安培(C)8.6安培(D)0.86安培
（A）22. 下列哪一個因素不是使文中延長線起火燃燒的原因﹖(A)同時並聯使用三種電器，使通過導線的電流超過延長線最大電流的安全容量(B)老舊延
長線中的銅線因氧化而使電阻增加(C)延長線纏繞在一起時，使得散熱不
易，導致溫度急速升高(D)三種電器同時使用，使大量的電流流過延長線
20. 連接插座使用時，電功率愈大者，所流經的電流量愈大，由文中可看出電熱爐的電功率最大，所
流經的電流量也最大。

21. 連接延長線的三電器為並聯，總電流量為各分支電流總和；P總=220÷110+660÷110+66÷110=8.6安
培。

22. (A)總電流量為8.6安培，並沒有超過最大電流安全容量12安培。

9下自然活動紀錄簿P.12。