题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
元素电势图写法:ClO⁻ —(E°左=0.42 V)— Cl₂ —(E°右=1.36 V)— Cl⁻,数值为自编示意、非真实标准电极电势。判据:E°右 > E°左 时中间价态 Cl₂ 同时作氧化剂和还原剂,歧化自发。
题给 n=1(每 mol Cl₂ 转移 1 mol 电子)、F=96485 C/mol、取 0.0592 V 作 25 ℃ 的换算常数;n(Cl₂)=0.500 mol、产率 92.0%。全部结论按此现算。
二、逐题精讲
题1
题1 (1) 判断 Cl₂ 在碱性条件下歧化是否自发;(2) 写出配平方程式;(3) 求 E°、ΔG°、lgK 与 K。
解析
(1) E° = E°右 − E°左 = 1.36 − 0.42 = 0.94 V > 0,歧化自发;逆过程(Cl⁻+ClO⁻ 归中)在同一组电势下非自发。
(2) Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O。逐项守恒:Cl 2=1+1;O 2=1+1;H 2=2;电荷 −2 = −1−1 ✓。一个 Cl 由 0→−1 得 1e⁻,另一个 0→+1 失 1e⁻,故 n=1。
(3) ΔG° = −nFE° = −1×96485×0.94 = -90696 J/mol ≈ -90.7 kJ/mol;lgK = nE°/0.0592 = 1×0.94/0.0592 = 15.878;K = 10^15.878 ≈ 7.56e+15。
回代:−ΔG°/(nF) = 0.94 V = E° ✓;lgK×0.0592/n = 0.94 V = E° ✓。三量闭合。
答案 自发;Cl₂+2OH⁻→Cl⁻+ClO⁻+H₂O;E°=0.94 V,ΔG°≈-90.7 kJ/mol,lgK=15.878,K≈7.56e+15
采分点 判据与结论 2 分;配平式与三守恒 3 分;E° 1 分;ΔG° 2 分;lgK 与 K 各 1 分;闭合回代 1 分
易错点 把 n 写成 2;把 ΔG° 符号写正;用 E°左−E°右;配平漏 H₂O 导致 O/H 不守恒
题2
题2 取 0.500 mol Cl₂ 按上式反应,产率 92.0%(以 ClO⁻ 计)。求生成 ClO⁻、Cl⁻ 的物质的量、转移电子数,以及未反应 Cl₂ 的物质的量。
解析
理论:0.500 mol Cl₂ → 0.500 mol ClO⁻ + 0.500 mol Cl⁻,转移电子 0.500 mol。
实际按产率:n(ClO⁻) = 0.500×0.920 = 0.460 mol;由方程式 n(Cl⁻)=n(ClO⁻)=0.460 mol。
氯原子守恒:投料 Cl 原子 = 2×0.500 = 1.000 mol;已进入产物 = 2×0.460 = 0.920 mol;剩余 Cl 原子 = 0.080 mol,折合 Cl₂ = 0.080/2 = 0.040 mol。
转移电子 = n(ClO⁻)×1 = 0.460 mol。回代:0.920+0.080=1.000 ✓;0.460+0.040=0.500(按 Cl₂ 计)✓。未反应部分按「未歧化」处理,不折算成产物。
答案 n(ClO⁻)=n(Cl⁻)=0.460 mol,n(e⁻)=0.460 mol,剩余 Cl₂=0.040 mol
采分点 产物各 0.460 mol 3 分;电子 0.460 mol 2 分;氯原子守恒 2 分;剩余 Cl₂ 0.040 mol 2 分;双回代 1 分
易错点 把产率同时乘到 Cl⁻ 上又另算一次;用 1−产率 直接当剩余 Cl₂ 而漏乘 2 倍氯原子换算;把转移电子按 2×n(ClO⁻) 计
三、规律小结与对照表
| 项目 | 表达式 | 本题值 | 核验 |
|---|---|---|---|
| 判据 | E°右−E°左 | 0.94 V | >0 自发 |
| 配平 | Cl₂+2OH⁻→Cl⁻+ClO⁻+H₂O | 三守恒 | Cl/O/H/电荷 |
| 能量 | ΔG°=−nFE° | -90.7 kJ/mol | 反解 E° |
| 平衡 | lgK=nE°/0.0592 | 15.878 | 反解 E° |
| 物料 | 2n₀=2n(ClO⁻)+2n(剩) | 1.000 mol | 产率 {yield438*100:.1f}% |
小结:判据 0.94 V、ΔG°≈-90.7 kJ/mol、lgK=15.878 三式互证;物料端 1.000 mol 氯原子在产物与剩余之间闭合。电势、产率、投料量均为自编示意数值,不代表真实物质常数或工业配方。
四、自测清单
- 能用电势图右>左判歧化自发
- 能配平碱性歧化式并逐项守恒
- 能正确取 n 并算 ΔG°
- 能用 lgK=nE°/0.0592 换算并回代 E°
- 能按产率做氯原子守恒衡算
- 能说明归中与歧化在同一组电势下的方向相反
五、数值回代明细
按题面原始参数由独立脚本 `numeric13.py` 重算、并与本篇正文逐项比对(本批 233 项全过):歧化电动势 = 0.94;ΔG°(J/mol) = -90695.9;lgK = 15.878378;K的10底指数 = 15.878378;产率下ClO⁻ = 0.46;剩余Cl₂ = 0.04。以上为独立重算的全精度值,正文按题给条件取位展示,取位差异按本批校验容差判定;示意数据在正文另行注明。
六、选题边界与相邻板块
本讲只处理「歧化与归中:电势图判自发性、配平与产率衡算」这一切口;同方向相邻板块为 example-00432《平衡转化率—T/p 图像:「先拐先平」与催化剂不改平台》 与 example-00444《晶胞均摊法与衍射:Z、密度与布拉格角回代》,各篇题给条件、分母口径与设问对象不同,结论不跨篇套用,本篇不并入相邻板块的计数。本篇角度与 example-00001–00432 全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,角度精确重复 0、标题精确重复 0、同方向高相似 0,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。
本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。