题目
在下列四种情况下, H+/H2 = 0.00V 的是 ()A. p H2 = 101.3kPa ,pH = 1B. p H2 = 101.3kPa ,pH = 0C. p H2 = 1.00kPa ,pH = 1D. p H2 = 1.003kPa ,pH = 0
在下列四种情况下, H+/H2 = 0.00V 的是 ()
A. p H2 = 101.3kPa ,pH = 1
B. p H2 = 101.3kPa ,pH = 0
C. p H2 = 1.00kPa ,pH = 1
D. p H2 = 1.003kPa ,pH = 0
题目解答
答案
B. p H2 = 101.3kPa ,pH = 0
解析
本题考查氢电极电势的计算,核心在于运用能斯特方程判断不同条件下电极电势是否为0。关键点如下:
- 标准氢电极条件:氢气压力为100kPa(或101.3kPa,需结合题目定义),pH=0时电势为0。
- 能斯特方程:$E = E^\circ + \frac{0.0592}{2} \log \left( \frac{P_{\text{H}_2}}{[H^+]^2} \right)$,其中$E^\circ=0$(标准条件下)。
- 核心关系:当$P_{\text{H}_2} = 100\text{kPa} \cdot [H^+]^2$(或$101.3\text{kPa} \cdot [H^+]^2$)时,电势$E=0$。
选项分析
选项B:$P_{\text{H}_2}=101.3\text{kPa}$,pH=0
- 计算:
$[H^+] = 10^{-0} = 1\text{M}$,代入关系式:
$P_{\text{H}_2} = 101.3\text{kPa} \cdot (1)^2 = 101.3\text{kPa}$,与题目条件一致,故$E=0$。
选项D:$P_{\text{H}_2}=1.00\text{kPa}$,pH=0
- 计算:
$[H^+] = 1\text{M}$,代入关系式:
$P_{\text{H}_2} = 101.3\text{kPa} \cdot (1)^2 = 101.3\text{kPa}$,但实际$P=1.00\text{kPa}$,不满足,故$E \neq 0$。
选项C:$P_{\text{H}_2}=1.00\text{kPa}$,pH=1
- 计算:
$[H^+] = 10^{-1} = 0.1\text{M}$,代入关系式:
$P_{\text{H}_2} = 101.3\text{kPa} \cdot (0.1)^2 = 1.013\text{kPa}$,但实际$P=1.00\text{kPa}$,接近但不完全满足,故$E \approx 0$(但非精确解)。
选项A:$P_{\text{H}_2}=101.3\text{kPa}$,pH=1
- 计算:
$[H^+] = 0.1\text{M}$,代入关系式:
$P_{\text{H}_2} = 101.3\text{kPa} \cdot (0.1)^2 = 1.013\text{kPa}$,但实际$P=101.3\text{kPa}$,不满足,故$E \neq 0$。