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例题精讲 · 第 00816 题 · 阴极看谁最容易还原,阳极还要把超电势加进去

以自编示意电解体系(Cu²⁺、Zn²⁺、H⁺ 各 0.100 mol/L,惰性电极)为材料,求理论与实际分解电压,判定阴极析出顺序,回代把 Zn²⁺ 误当次优先时的分解电压。

00816题号全 1000 篇 · 第 第136轮 / 第136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

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 H₂0.00 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 V1.63 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
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):双指示剂法、重量分析误差、掩蔽与封闭、分解电压、平行反应选择性与元素分析相关章节
  • 《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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