题目

当溶液中氢离子浓度增大时，下列电极电势增大的是()A (Fe)^3+/(Fe)^2+B (Cu)^2+/(Cu)C (Zn)^2+/(Zn)D (MnO)_4^-/(Mn)^2+

当溶液中氢离子浓度增大时，下列电极电势增大的是() A $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$ B $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}$ C $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}$ D $\text{MnO}_4^{-}/\text{Mn}^{2+}$

题目解答

答案

逐一分析各选项： - A项（Fe³⁺/Fe²⁺）：$\phi$ 与 $[H^+]$ 无关。 - B项（Cu²⁺/Cu）：$\phi$ 与 $[H^+]$ 无关。 - C项（Zn²⁺/Zn）：$\phi$ 与 $[H^+]$ 无关。 - D项（MnO₄⁻/Mn²⁺）：$\phi = \phi^{\circ} + \frac{0.0592}{5} \log \left( \frac{[MnO_4^-][H^+]^8}{[Mn^{2+}]} \right)$，$[H^+]$ 增大时，$\phi$ 增大。 因此，只有D项符合要求。 答案：D. MnO₄⁻/Mn²⁺

解析

本题考查氧化还原电极电势与溶液中氢离子浓度的关系。解题思路是根据能斯特斯特方程判断各电极电势随氢离子浓度变化的情况。

能斯特方程的表达式为$\phi = \phi^{\circ + \frac式\log\frac{氧化态浓度}{还原态浓度}$，其中$\phi$为电极电势，$\phicirc$为标准电极电势，通通式在不同反应中有所不同。

下面逐一分析各选项：

  • A项（$\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+})$）：其电极反应为$\text{Fe}^{3+}+\text{e}^{-}\rightleftharpoons\text{Fe}^{2+}$，根据能斯特方程$\phi = \phi^{\circ} + 0.0592\log\frac{[\text{Fe}^{3+}]}{[\text{Fe}^{2+}]}}$，可知，$\phi$与$[H^+]$无关。
  • B项（(\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}))）：其电极反应为$\text{Cu}^{2+}+\text{e}^{-}\rightleftharpoons\text{Cu$，根据能斯特方程$\phi = \phi^{\circ + 0.0592\log\frac{[\text{Cu}^{2+}]}{1}}$可知，$\phi$与$[H^+]$无关。
  • C项（(\text{Zn}^{2+}/text{Zn}))）：其电极反应为$\text{Zn}^{2+}+\text{e}^{-}\rightleftharpoons text{Zn}}$，根据能斯特方程$\phi = \phi^{\circ + 0.0592\log\frac{[\text{Zn}^{2+}]}{1}}$可知，$\phi$与$[H^+]$无关。
  • D项（(\text{MnO}_4^{-}/\text{Mn}^{2+}))）：其电极反应为$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5\text{e}^- \rightleftharpoons \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O}$，根据能斯特方程$\phi = \phi^{\circ} + \frac{frac{0.0592}{5}\log\left(\frac{[\text{MnO}_4^-][\text{H}^+]^8}{[\text{Mn}^{2+}]}\right)$，当$[H^+]$增大时，$\log\left(\frac{frac{[\text{MnO}_4^-][\text{H}^+]^8}{[\text{Mn}^{2+}]}\right)$的值增大，从而$\phi$增大。