题目
可以直接用来求Ag2SO4的溶度积的电池是A. Pt|H2(p)|H2SO4(a)|Ag2SO4(s)|AgB. Ag|AgNO3(a)||K2SO4(a)|PbSO4(s),Pb(s)C. Ag(s),Ag2SO4(s)|K2SO4(a)||HCl(a)|AgCl(s),Ag(s)D. Ag|AgNO3(a)||H2SO4(a)|Ag2SO4(s),Ag(s)
可以直接用来求Ag2SO4的溶度积的电池是
A. Pt|H2(p)|H2SO4(a)|Ag2SO4(s)|Ag
B. Ag|AgNO3(a)||K2SO4(a)|PbSO4(s),Pb(s)
C. Ag(s),Ag2SO4(s)|K2SO4(a)||HCl(a)|AgCl(s),Ag(s)
D. Ag|AgNO3(a)||H2SO4(a)|Ag2SO4(s),Ag(s)
题目解答
答案
D. Ag|AgNO3(a)||H2SO4(a)|Ag2SO4(s),Ag(s)
解析
考查要点:本题主要考查利用浓差电池测定难溶盐溶度积的原理,需明确电池结构中各半电池的作用及如何通过电动势计算溶度积。
解题核心思路:
- 溶度积表达式:Ag₂SO₄的溶度积为 $K_{sp} = [Ag^+][SO_4^{2-}]$。
- 电池设计要求:需构造一个包含Ag₂SO₄固体与溶液接触的半电池,且通过盐桥连接两个半电池,使电动势与溶度积相关。
- 关键判断:阳极提供Ag⁺,阴极涉及Ag₂SO₄的溶解平衡,且硫酸根离子浓度可视为已知(如通过强酸溶液固定)。
破题关键点:
- 选项D的结构中,左侧Ag|AgNO₃为阳极(提供Ag⁺),右侧H₂SO₄|Ag₂SO₄(s)|Ag为阴极(Ag₂SO₄溶解平衡)。硫酸根浓度由H₂SO₄固定,通过电动势计算Ag⁺浓度,进而求出溶度积。
选项分析
选项D:Ag|AgNO₃(a)||H₂SO₄(a)|Ag₂SO₄(s),Ag(s)
-
阳极(左侧):
- Ag金属浸在AgNO₃溶液中,发生氧化反应:
$\text{Ag} \rightarrow \text{Ag}^+ + e^-$ - 溶液中Ag⁺浓度由AgNO₃溶液决定。
- Ag金属浸在AgNO₃溶液中,发生氧化反应:
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阴极(右侧):
- Ag₂SO₄固体与H₂SO₄溶液接触,形成溶解平衡:
$\text{Ag}_2\text{SO}_4(s) \leftrightarrow 2\text{Ag}^+ + \text{SO}_4^{2-}$ - 由于H₂SO₄是强酸,SO₄²⁻浓度由H₂SO₄固定,视为已知。
- Ag₂SO₄固体与H₂SO₄溶液接触,形成溶解平衡:
-
电动势与溶度积关系:
- 电池电动势 $E$ 与两半电池电位差有关,最终可推导出:
$K_{sp} = \frac{[Ag^+]^2 [\text{SO}_4^{2-}]}{[Ag^+]_{\text{阳极}}} }$ - 通过测量电动势计算 $[Ag^+]$,结合已知 $[\text{SO}_4^{2-}]$,即可求 $K_{sp}$。
- 电池电动势 $E$ 与两半电池电位差有关,最终可推导出:
其他选项排除
- 选项A:涉及H₂还原Ag⁺,无法直接关联Ag₂SO₄的溶解平衡。
- 选项B:右侧为PbSO₄的溶解平衡,用于测定PbSO₄的溶度积。
- 选项C:右侧为AgCl的溶解平衡,用于测定AgCl的溶度积。