题目
25℃时,铜-锌原电池中Zn2+和Cu2+的浓度分别为0.10mol?L-1和1.0×10-3mol?L-1,此时电池电动势比标准电动势……………………………………( )A. 减少0.1184VB. 减少0.0592VC. 增大0.1184VD. 增大0.0592V
25℃时,铜-锌原电池中Zn2+和Cu2+的浓度分别为0.10mol?L-1和1.0×10-3mol?L-1,此时电池电动势比标准电动势……………………………………( )
A. 减少0.1184V
B. 减少0.0592V
C. 增大0.1184V
D. 增大0.0592V
题目解答
答案
B. 减少0.0592V
解析
本题考查原电池电动势的计算,核心在于应用能斯特方程分析浓度变化对电动势的影响。解题关键点如下:
- 确定原电池的正负极及反应方向:锌为负极(氧化反应),铜为正极(还原反应)。
- 写出电池反应式:$ \text{Zn(s)} + \text{Cu}^{2+} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{Cu(s)} $。
- 计算反应商 $ Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} $。
- 代入能斯特方程:$ E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \log Q $,判断电动势变化。
步骤1:确定反应商
根据电池反应式,反应商为:
$Q = \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cu}^{2+}]} = \frac{0.10}{1.0 \times 10^{-3}} = 100$
步骤2:应用能斯特方程
电子转移数 $ n = 2 $,代入公式:
$\Delta E = E^\circ - E = \frac{0.0592}{2} \log Q = \frac{0.0592}{2} \log 100$
因 $ \log 100 = 2 $,得:
$\Delta E = \frac{0.0592}{2} \times 2 = 0.0592 \, \text{V}$
步骤3:判断电动势变化
实际电动势 $ E = E^\circ - 0.0592 \, \text{V} $,说明电动势减少了 $ 0.0592 \, \text{V} $。