25℃时,用铂黑电极电解aH+=1的H2SO4溶液,当电流密度为52A/m2时,ηH2=0, ηO2=0.487V,已知φO2,H+|H2O=1.229V,此酸性水溶液的分解电压是( )。A. 0.742VB. 1.716VC. 1.216VD. 1.315V

本题考查电解过程的分解电压计算，需结合电极电位的能斯特方程和过电位的影响。解题关键在于：

1. 确定阴、阳极反应：在酸性条件下，阴极析氢，阳极析氧。
2. 计算平衡电位：利用能斯特方程，结合溶液中H+浓度调整标准电位。
3. 考虑过电位：阴极过电位为0，阳极过电位需叠加到平衡电位上。
4. 分解电压公式：分解电压为阳极实际电位与阴极实际电位之差。

阴极反应分析

反应：$2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{H}_2$
标准电位：$\phi^\circ_{\text{H}^+/\text{H}_2} = 0\,\text{V}$
能斯特方程：
$\phi_{\text{阴}} = 0 + \frac{0.05916}{2} \log \left( \frac{[\text{H}^+]^2}{P_{\text{H}_2}} \right)$
代入$pH=1$（即$[\text{H}^+]=0.1\,\text{M}$），$P_{\text{H}_2}=1\,\text{atm}$：
$\phi_{\text{阴}} = \frac{0.05916}{2} \log \left( \frac{(0.1)^2}{1} \right) = -0.05916\,\text{V}$
过电位：$\eta_{\text{H}_2}=0$，故阴极实际电位仍为$-0.05916\,\text{V}$。

阳极反应分析

反应：$2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^-$
标准电位：$\phi^\circ_{\text{O}_2,\text{H}^+/\text{H}_2\text{O}} = 1.229\,\text{V}$
能斯特方程：
$\phi_{\text{阳平衡}} = 1.229 + \frac{0.05916}{4} \log \left( \frac{[\text{H}^+]^4 \cdot P_{\text{O}_2}}{1} \right)$
代入$[\text{H}^+]=0.1\,\text{M}$，$P_{\text{O}_2}=1\,\text{atm}$：
$\phi_{\text{阳平衡}} = 1.229 + \frac{0.05916}{4} \log \left( (0.1)^4 \right) = 1.229 - 0.05916 = 1.16984\,\text{V}$
过电位：$\eta_{\text{O}_2}=0.487\,\text{V}$，故阳极实际电位为：
$\phi_{\text{阳实际}} = 1.16984 + 0.487 = 1.65684\,\text{V}$

分解电压计算

分解电压为阳极实际电位与阴极实际电位之差：
$U_{\text{分解}} = \phi_{\text{阳实际}} - \phi_{\text{阴}} = 1.65684 - (-0.05916) = 1.716\,\text{V}$