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
浓差电池没有「两种不同的氧化还原对」,两极是同一对,只是浓度不同。标准电动势 E° = 0,全部电动势来自能斯特式里的浓度对数项。
自编示意:Ag | Ag⁺(0.0100 mol/L) ‖ Ag⁺(0.100 mol/L) | Ag,T = 298 K,n = 1,盐桥为 KNO₃。浓度与器件均为自编示意,不代表真实测量。
二、逐题精讲
题1
题1 求 298 K 下该浓差电池的电动势,并说明浓端是正极还是负极。
解析
E° = 0,故 E = (RT/nF)·ln(c高/c低) = (8.314×298/96485)×ln(0.100/0.0100) = 0.025678×ln10 = 0.05913 V。浓端 Ag⁺ 浓度高,还原趋势强,发生 Ag⁺ + e⁻ → Ag,是正极(阴极);稀端发生氧化 Ag → Ag⁺ + e⁻,是负极。电子由稀端流向浓端,电池自发地把两侧浓度差「抹平」,直到 c高/c低 → 1 时 E → 0。
答案 E = 0.05913 V;浓端为正极,稀端为负极。
采分点 E°=0 说明 1 分、RT/nF 1 分、浓度比 1 分、对数值 1 分、E 值 1 分、正负判判断 1 分。
易错点 把浓端当负极:浓度高的一侧还原趋势强,是正极。
题2
题2 若把浓度比写反,E 会变成多少?说明盐桥在这里起什么作用、为什么不影响 E 的大小。
解析
写反得 ln(0.0100/0.100) = −ln10,E′ = -0.05913 V,只是把电池方向倒过来,绝对值仍是 0.05913 V;所以符号错误可以靠「浓端应为正极」自检发现。盐桥提供离子通路、维持两侧电中性并把液接电势压到很小,它保证的是「测量能稳定进行」,并不进入能斯特式的对数项,故不改变 E 的理论值。若把盐桥换成会与 Ag⁺ 反应的 Cl⁻ 体系,反而会在界面生成 AgCl 沉淀,改变的是电极本身而不是浓差电池的公式。
答案 E′ = -0.05913 V(符号反转、绝对值不变);盐桥只压低液接电势,不改变 E。
采分点 写反值 1 分、绝对值不变 1 分、符号自检 1 分、盐桥作用 1 分、不改变 E 的理由 1 分。
易错点 把盐桥当成「提供额外电动势」的部件,混淆了离子通路与电势来源。
三、规律小结与对照表
| 量 | 公式 | 浓/稀 = 10 | 比值写反 |
|---|---|---|---|
| RT/nF | 8.314×298/96485 | 0.025678 V | 0.025678 V |
| ln(比值) | ln(c高/c低) | 2.30259 | -2.30259 |
| E | (RT/nF)·ln(比值) | 0.05913 V | -0.05913 V |
| 浓端极性 | 还原趋势强 | 正极 | 误判负极 |
| 盐桥 | 抑制液接电势 | 不改变 E | 不改变 E |
小结:浓差电池 E°=0,E 只由浓度比的对数决定;比值写反只翻符号,盐桥不进公式。
四、自测清单
- 能说明浓差电池 E°=0
- 能套用能斯特浓度对数项
- 能计算 298 K 下电动势
- 能判断浓端为正极
- 能识别比值写反只翻符号
- 能说明盐桥不参与决定 E