题目
若两电对的电子转移数都为1,为使反应完全度达到99.9%以上,则两电对的条件电势差应大于()A. 0.09VB. 0.18VC. 0.27VD. 0.35V
若两电对的电子转移数都为1,为使反应完全度达到99.9%以上,则两电对的条件电势差应大于()
A. 0.09V
B. 0.18V
C. 0.27V
D. 0.35V
题目解答
答案
D. 0.35V
解析
本题考查电化学反应的完全度与电势差的关系,核心在于理解平衡常数与电势差的定量关系。关键点如下:
- 反应完全度与平衡常数K直接相关,当转化率α=99.9%时,需计算对应的K值。
- 利用公式 $E^\circ = \frac{0.0592}{n} \log K$(n=1),将K代入即可求出所需电势差。
- 条件电势差需补偿浓度变化的影响,实际计算中需准确推导K的表达式。
步骤1:确定平衡常数K
假设反应为 Ox₁ + Red₂ ↔ Red₁ + Ox₂,初始浓度均为1 mol/L,转化率α=99.9%时:
- 平衡时 [Ox₁] = 0.001 mol/L,[Red₁] = 0.999 mol/L;
- [Ox₂] = 0.999 mol/L,[Red₂] = 0.001 mol/L;
- 平衡常数 $K = \frac{[Red₁][Ox₂]}{[Ox₁][Red₂]} = \frac{0.999 \times 0.999}{0.001 \times 0.001} \approx 998001$。
步骤2:计算标准电势差
代入公式 $E^\circ = 0.0592 \log K$:
- $\log K \approx 6$;
- $E^\circ = 0.0592 \times 6 \approx 0.355 \, \text{V}$。
步骤3:确定条件电势差
为确保反应完全进行,条件电势差需大于标准电势差,故选择0.35 V。