【单选题】当电池的电动势 E =0时,表示()。A. 电池反应中,反应物的活度与产物活度相等B. 电池中各物质都处于标准态C. 正极与负极的电极电势相等D. 电池反应的平衡常数Ka=1
A. 电池反应中,反应物的活度与产物活度相等
B. 电池中各物质都处于标准态
C. 正极与负极的电极电势相等
D. 电池反应的平衡常数Ka=1
题目解答
答案
解析
本题考查电池电池电动势的相关知识以及其与电极电势电势、反应物和产物活度、物质标准态、反应平衡常数之间的关系。解题的关键在于明确电池电动势的计算公式,并据此分析各个选项。
选项A选项分析
电池电动势的能斯特方程为$E = E^{\ominus}-\frac{RT}{zF}\ln Q$,其中$E$是电池电动势,$E^{\ominus}$是标准电池电动势,$R$是气体常数,$(8.314\ J\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1})$,$T$是热力学温度,$z$是电池反应中转移的电子数,$F$是法拉第常数$(96485\ C\cdot mol^{-1})$,$Q$是反应商。
反应商$Q=\frac{a_{产物}}{a_{反应物}}$,当反应物的活度与产物活度相等时,$Q = 1$,此时$\ln Q=0$,则$E = E^{\ominus}$,并不一定$E = 0$,所以A选项错误。
B选项分析
当电池中各物质处于标准态时,$Q = 1$,同样根据能斯特方程$E = EEE^{\ominus}-\frac{RT}{zF}\ln Q=E^{\ominus}$,不一定$E = 0$,所以B选项错误。
C选项分析
电池电动势$E$等于正极电极电势$\varphi_{+}$减去负极电极电势$\varphi_{-}$,即$E=\varphi_{+}-\varphi_{-}$。当$E = 0$时,$\varphi_{+}-\varphi_{-}=0$,也就是$\varphi_{+}=\varphi_{-}$,所以C选项正确。
D选项分析
根据$\Delta_{r}G_{m}^{\ominus}=-zFE^{\ominus}=-RT\lnK_{a}$,可得$E^{\ominus}=\frac{RT}{zF}\ln K_{a}$。当$K_{a}=1$时,$\ln K_{a}=0$,则$E^{\ominus}=0$,但不一定$E = 0$,所以D选项错误。