题目
原电池Fe | Fe2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu,随着反应的进行,电池的电动势将等于零。……( )A. 错误B. 正确
原电池Fe | Fe2+(c1) || Cu2+(c2) | Cu,随着反应的进行,电池的电动势将等于零。……( )
A. 错误
B. 正确
题目解答
答案
B. 正确
解析
考查要点:本题主要考查原电池电动势的变化规律及反应停止的条件,涉及电化学基本原理和能斯特方程的应用。
解题核心思路:
原电池的电动势由两极的电势差决定。随着反应进行,电极反应导致离子浓度变化,进而改变两极电势。当两极电势相等时,电动势为零,反应停止。
破题关键点:
- 阳极反应:Fe → Fe²⁺ + 2e⁻(Fe²⁺浓度c₁增大)。
- 阴极反应:Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(Cu²⁺浓度c₂减小)。
- 能斯特方程:两极电势随浓度变化,最终电势差为零。
原电池的电动势公式为:
$E = E_{\text{阴}} - E_{\text{阳}}$
其中,阴极(Cu)和阳极(Fe)的电势分别为:
$E_{\text{阴}} = E^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} + \frac{RT}{2F}\ln\left[\text{Cu}^{2+}\right]$
$E_{\text{阳}} = E^\circ_{\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}} + \frac{RT}{2F}\ln\left[\text{Fe}^{2+}\right]$
反应过程分析:
- 阳极区:Fe不断溶解,生成Fe²⁺,导致c₁增大,使阳极电势升高。
- 阴极区:Cu²⁺被还原,浓度c₂减小,使阴极电势降低。
- 电动势变化:随着反应进行,两极电势差逐渐减小。当两极电势相等时,电动势为零,反应停止。
结论:题目描述正确,答案为B。