题目
由反应Fe(s)+2Ag+(aq)===Fe2+(aq)+2Ag(s)组成的原电池,若将Fe2+浓度增加到原来的10倍,则电池的电动势的变化为A. 增加 0.0592VB. 降低 0.0592VC. 降低 0.0296VD. 增加 0.0296V
由反应Fe(s)+2Ag+(aq)===Fe2+(aq)+2Ag(s)组成的原电池,若将Fe2+浓度增加到原来的10倍,则电池的电动势的变化为
A. 增加 0.0592V
B. 降低 0.0592V
C. 降低 0.0296V
D. 增加 0.0296V
题目解答
答案
C. 降低 0.0296V
解析
本题考查原电池电动势的计算及Nernst方程的应用。解题关键在于:
- 确定原电池的正负极反应,明确参与反应的离子浓度变化对电动势的影响;
- 正确写出反应商Q,并代入Nernst方程计算电动势变化;
- 理解浓度变化对反应方向的影响,判断电动势的变化趋势。
反应分析
原电池反应为:
$\text{Fe(s)} + 2\text{Ag}^+(aq) \rightarrow \text{Fe}^{2+}(aq) + 2\text{Ag(s)}$
- 正极反应:$\text{Ag}^+(aq) + e^- \rightarrow \text{Ag(s)}$(还原反应)
- 负极反应:$\text{Fe(s)} \rightarrow \text{Fe}^{2+}(aq) + 2e^-$(氧化反应)
Nernst方程应用
电动势公式为:
$E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \log Q$
其中,反应商 $Q = \frac{[\text{Fe}^{2+}]}{[\text{Ag}^+]}$,电子转移数 $n = 2$。
浓度变化的影响
当 $[\text{Fe}^{2+}]$ 增加到原来的10倍,新的反应商为:
$Q_{\text{新}} = \frac{10[\text{Fe}^{2+}]}{[\text{Ag}^+]} = 10Q_{\text{原}}$
代入Nernst方程,电动势变化量为:
$\Delta E = E_{\text{新}} - E_{\text{原}} = -\frac{0.0592}{2} \log \left(\frac{Q_{\text{新}}}{Q_{\text{原}}}\right) = -\frac{0.0592}{2} \log 10 = -0.0296 \, \text{V}$
因此,电动势降低 $0.0296 \, \text{V}$。