题目
25 °C 时,铜 - 锌原电池中 Zn 2+ 和 Cu 2+ 的浓度分别为 0.10mol∙L -1 和 1.0 × 10 -3 mol∙L -1 ,此时电池电动势比标准电动势A. 减少 0.1184VB. 减少 0.0592VC. 增大 0.1184VD. 增大 0.0592V
25 °C 时,铜 - 锌原电池中 Zn 2+ 和 Cu 2+ 的浓度分别为 0.10mol∙L -1 和 1.0 × 10 -3 mol∙L -1 ,此时电池电动势比标准电动势
A. 减少 0.1184V
B. 减少 0.0592V
C. 增大 0.1184V
D. 增大 0.0592V
题目解答
答案
B. 减少 0.0592V
解析
考查要点:本题主要考查原电池电动势的计算,涉及能斯特方程的应用及浓度对电动势的影响。
解题核心思路:
- 确定原电池的两个半反应,明确正负极反应;
- 写出总反应式,计算反应商$Q$;
- 代入能斯特方程,结合已知浓度计算电动势变化量。
破题关键点:
- 正确写出总反应式,并确定反应商$Q$的表达式;
- 注意电子转移数$n$的取值(本题中$n=2$);
- 判断电动势变化方向:当$Q>1$时,电动势低于标准电动势。
步骤1:确定半反应与总反应
- 负极(锌):$ \text{Zn(s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^- $
- 正极(铜):$ \text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu(s)} $
- 总反应:$ \text{Zn(s)} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu(s)} $
步骤2:计算反应商$Q$
根据总反应式,反应商为:
$Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} = \frac{0.10}{1.0 \times 10^{-3}} = 100$
步骤3:应用能斯特方程
能斯特方程(25°C时):
$E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \log Q$
其中$n=2$(电子转移数),代入得:
$\Delta E = E - E^\circ = -\frac{0.0592}{2} \log 100 = -0.0592 \, \text{V}$
结论:电动势比标准电动势减少$0.0592 \, \text{V}$。