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例题精讲 · 第 00678 题 · 电势差的方向决定谁被氧化

以自编铁—锌、铁—铜两种偶接为材料,现算驱动电动势、电子流向与按电子守恒折算的保护铁质量,训练「电势较负者作阳极」的判据,并回代接错金属后的电势反转。

00678题号全 1000 篇 · 第 第113轮 / 第113册 轮
方向化学·电化学与工艺流程六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

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。

例题精讲 · 化学电化学与工艺流程

一、考点定位与做题顺序

两种金属偶接在电解质里,电极电势较负的那个作阳极被氧化,较正的作阴极被保护。牺牲阳极保护法就是故意接一块比铁更活泼的金属,让它替铁腐蚀;接错成比铁不活泼的金属,铁反而成了阳极。

自编示意电势:E(Fe²⁺/Fe)=-0.440 V、E(Zn²⁺/Zn)=-0.763 V、E(Cu²⁺/Cu)=0.340 V。电势数值为自编示意,不代表真实物质常数。

二、逐题精讲

题1

题1 铁与锌偶接时驱动电动势是多少?电子往哪走?若改接铜会怎样?

解析

锌铁偶接:阴极电势减阳极电势 = -0.440 − (-0.763) = 0.323 V,锌电势更负作阳极,电子由 Zn → Fe,铁被保护。

铁铜偶接:0.340 − (-0.440) = 0.780 V,铁的电势 -0.440 V 比铜 0.340 V 更负,铁反而作阳极被氧化,铜作阴极。同样是「接一块金属」,方向完全反过来。

回代核验:0.323 + 0.780 = 1.103 V = 0.340 − (-0.763),两个电势差之差闭合;判据只有一条——谁的电势更负谁被氧化,不看谁更「活泼」这类口语说法。

答案 锌铁 0.323 V,电子 Zn→Fe;铁铜 0.780 V,铁反成阳极

采分点 两电势差各 2 分;电子流向 1 分;方向反转 2 分;电势差之和回代 1 分

易错点 把电子方向写成 Fe→Zn;把「更活泼」当判据

题2

题2 65.4 g 锌块全部溶解,按电子守恒可保护多少铁?

解析

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻,65.4 g 锌(按题面取 M(Zn)=65.4 g/mol)为 1.00 mol,给出 2.00 mol 电子。铁若被腐蚀也是 Fe → Fe²⁺ + 2e⁻,每摩尔铁同样对应 2 mol 电子,故电子守恒下 1 mol 锌对应 1 mol 铁,折合铁 55.8 g。

质量比 55.8/65.4 = 0.8532,不是 1:1——因为两种金属摩尔质量不同,电子数相同但质量不同。实际保护还要乘电流效率与利用率,本题按 100% 简化口径计算,正文注明。

回代核验:2.00 mol 电子 = 2×65.4/65.4,与 2×55.8/55.8 = 2.00 mol 相等;按 2.00 mol 电子折合的铁质量 = 2.00/2×55.8 = 55.8 g,与 55.8 g 闭合。电势与摩尔质量均为自编示意。

答案 1 mol 锌给 2.00 mol 电子,折合保护铁 55.8 g;质量比 0.8532 不是 1:1

采分点 电子数 2 分;折合铁质量 2 分;质量比辨析 2 分;100% 效率前提 1 分;电子守恒回代 1 分

易错点 把电子守恒折成质量 1:1;漏写电流效率前提

三、规律小结与对照表

偶接较负者驱动电动势结果
Fe–ZnZn0.323 V铁被保护
Fe–CuFe0.780 V铁被腐蚀
1 mol Zn给 2 mol e⁻折合 Fe55.8 g
质量比Fe/Zn0.8532非 1:1

小结:电势更负者作阳极,接锌护铁、接铜反而蚀铁。本例锌铁 0.323 V、铁铜 0.780 V;1 mol 锌折合保护铁 55.8 g。电势与摩尔质量均为自编示意。

四、自测清单

  • 知道电势较负者作阳极
  • 能算两种偶接的驱动电动势
  • 能判断电子流向与保护对象
  • 能用电子守恒折合保护铁质量
  • 知道质量比不等于摩尔比
  • 能说明电流效率前提
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(化学):化学平衡、晶体结构、动力学、电解与定量分析相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(化学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招化学·牺牲阳极:接错一块铜,铁就成了阳极
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