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例题精讲 · 第 00738 题 · 先写清哪边是浓端,再套能斯特式的对数项

以自编示意 Ag/Ag⁺ 浓差电池 0.100 与 0.0100 mol/L 为材料,求 298 K 下电动势,并回代把浓度比写反造成的符号反转。

00738题号全 1000 篇 · 第 第123轮 / 第123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

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/nF8.314×298/964850.025678 V0.025678 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
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):缓冲溶液、沉淀转化、浓差电池、电镀与化学平衡相关章节
  • 《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·浓差电池:两极反应相同,电动势只来自浓度比
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