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
分解电压 = 阳极实际析出电位 − 阴极实际析出电位。阴极按还原电位从正到负挑最容易的;阳极氧化要加上超电势,所以实际值比标准值更正。「谁先析出」不能只排标准电位表,还得把超电势与浓度项一起放进去。
自编示意:溶液含 Cu²⁺、Zn²⁺、H⁺ 各 0.100 mol/L(浓度项本题按标准态近似处理),惰性电极;O₂ 超电势 0.40 V、H₂ 超电势 0.30 V。电势与超电势均为自编示意值,不代表真实物质常数。
二、逐题精讲
题1
题1 判定阴极析出顺序,求理论分解电压与实际分解电压。
解析
阴极还原电位:Cu²⁺/Cu 为 +0.34 V,H⁺/H₂ 标准 0.00 V 但计超电势后实际析出电位为负 0.30 V,Zn²⁺/Zn 为 −0.76 V。故 Cu 最先析出,H₂ 次之,Zn 最后。
阳极 O₂ 标准 +1.23 V,加超电势后为 1.63 V。理论分解电压(不计超电势)= 1.23 − 0.34 = 0.89 V;实际分解电压 = 1.63 − 0.34 = 1.29 V,比理论增加 0.40 V,相对 44.9%。
答案 顺序 Cu → H₂ → Zn;理论 0.89 V、实际 1.29 V,增加 0.40 V(44.9%)。
采分点 阴极排序 2 分、阳极超电势 1 分、理论电压 1 分、实际电压 1 分、增量 1 分。
易错点 把 H₂ 超电势加到分解电压里却忘了 Cu 侧没有超电势,或把阴极顺序按绝对值排。
题2
题2 若误把 Zn²⁺ 当成阴极次优先(跳过 H₂),分解电压会是多少?
解析
误按 Zn 析出:理论分解电压 = 1.23 − (−0.76) = 1.99 V,比 Cu 析出的 0.89 V 高 1.10 V。
这 1.10 V 就是「选错析出对象」的代价:电位越负,把它还原出来所需外加电压越大。实际体系里 Cu²⁺ 未耗尽前不会轮到 Zn,因此 1.99 V 不是本题的工作电压,只能作为错法回代的报警值。
答案 得 1.99 V,比 0.89 V 高 1.10 V;属错法报警值,非工作电压。
采分点 错法电压 2 分、差值 1 分、排序依据 1 分、报警说明 2 分。
易错点 把 1.99 V 当成本题实际分解电压写进结论。
三、规律小结与对照表
| 电极 | 标准电位 | 计超电势后 | 分解电压贡献 |
|---|---|---|---|
| 阴极 Cu | +0.34 V | +0.34 V | 被减数 |
| 阴极 H₂ | 0.00 V | 负 0.30 V | 次优先 |
| 阴极 Zn | −0.76 V | −0.76 V | 错法得 1.99 V |
| 阳极 O₂ | +1.23 V | 1.63 V | 减数 |
小结:分解电压按「阳极实际 − 阴极实际」算;阴极排序要含超电势,电位越负所需电压越大。
四、自测清单
- 能按还原电位排出阴极顺序
- 能说明 H₂ 超电势的作用
- 能算理论分解电压
- 能算计超电势后的实际分解电压
- 能回代选错析出对象的报警值
- 能区分报警值与工作电压