題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
元素電勢圖寫法:ClO⁻ —(E°左=0.42 V)— Cl₂ —(E°右=1.36 V)— Cl⁻,數值為自編示意、非真實標準電極電勢。判據:E°右 > E°左 時中間價態 Cl₂ 同時作氧化劑和還原劑,歧化自發。
題給 n=1(每 mol Cl₂ 轉移 1 mol 電子)、F=96485 C/mol、取 0.0592 V 作 25 ℃ 的換算常數;n(Cl₂)=0.500 mol、產率 92.0%。全部結論按此現算。
二、逐題精講
題1
題1 (1) 判斷 Cl₂ 在鹼性條件下歧化是否自發;(2) 寫出配平方程式;(3) 求 E°、ΔG°、lgK 與 K。
解析
(1) E° = E°右 − E°左 = 1.36 − 0.42 = 0.94 V > 0,歧化自發;逆過程(Cl⁻+ClO⁻ 歸中)在同一組電勢下非自發。
(2) Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O。逐項守恆:Cl 2=1+1;O 2=1+1;H 2=2;電荷 −2 = −1−1 ✓。一個 Cl 由 0→−1 得 1e⁻,另一個 0→+1 失 1e⁻,故 n=1。
(3) ΔG° = −nFE° = −1×96485×0.94 = -90696 J/mol ≈ -90.7 kJ/mol;lgK = nE°/0.0592 = 1×0.94/0.0592 = 15.878;K = 10^15.878 ≈ 7.56e+15。
回代:−ΔG°/(nF) = 0.94 V = E° ✓;lgK×0.0592/n = 0.94 V = E° ✓。三量閉合。
答案 自發;Cl₂+2OH⁻→Cl⁻+ClO⁻+H₂O;E°=0.94 V,ΔG°≈-90.7 kJ/mol,lgK=15.878,K≈7.56e+15
採分點 判據與結論 2 分;配平式與三守恆 3 分;E° 1 分;ΔG° 2 分;lgK 與 K 各 1 分;閉合回代 1 分
易錯點 把 n 寫成 2;把 ΔG° 符號寫正;用 E°左−E°右;配平漏 H₂O 導致 O/H 不守恆
題2
題2 取 0.500 mol Cl₂ 按上式反應,產率 92.0%(以 ClO⁻ 計)。求生成 ClO⁻、Cl⁻ 的物質的量、轉移電子數,以及未反應 Cl₂ 的物質的量。
解析
理論:0.500 mol Cl₂ → 0.500 mol ClO⁻ + 0.500 mol Cl⁻,轉移電子 0.500 mol。
實際按產率:n(ClO⁻) = 0.500×0.920 = 0.460 mol;由方程式 n(Cl⁻)=n(ClO⁻)=0.460 mol。
氯原子守恆:投料 Cl 原子 = 2×0.500 = 1.000 mol;已進入產物 = 2×0.460 = 0.920 mol;剩餘 Cl 原子 = 0.080 mol,摺合 Cl₂ = 0.080/2 = 0.040 mol。
轉移電子 = n(ClO⁻)×1 = 0.460 mol。回代:0.920+0.080=1.000 ✓;0.460+0.040=0.500(按 Cl₂ 計)✓。未反應部分按「未歧化」處理,不折算成產物。
答案 n(ClO⁻)=n(Cl⁻)=0.460 mol,n(e⁻)=0.460 mol,剩餘 Cl₂=0.040 mol
採分點 產物各 0.460 mol 3 分;電子 0.460 mol 2 分;氯原子守恆 2 分;剩餘 Cl₂ 0.040 mol 2 分;雙回代 1 分
易錯點 把產率同時乘到 Cl⁻ 上又另算一次;用 1−產率 直接當剩餘 Cl₂ 而漏乘 2 倍氯原子換算;把轉移電子按 2×n(ClO⁻) 計
三、規律小結與對照表
| 項目 | 表達式 | 本題值 | 核驗 |
|---|---|---|---|
| 判據 | E°右−E°左 | 0.94 V | >0 自發 |
| 配平 | Cl₂+2OH⁻→Cl⁻+ClO⁻+H₂O | 三守恆 | Cl/O/H/電荷 |
| 能量 | ΔG°=−nFE° | -90.7 kJ/mol | 反解 E° |
| 平衡 | lgK=nE°/0.0592 | 15.878 | 反解 E° |
| 物料 | 2n₀=2n(ClO⁻)+2n(剩) | 1.000 mol | 產率 {yield438*100:.1f}% |
小結:判據 0.94 V、ΔG°≈-90.7 kJ/mol、lgK=15.878 三式互證;物料端 1.000 mol 氯原子在產物與剩餘之間閉合。電勢、產率、投料量均為自編示意數值,不代表真實物質常數或工業配方。
四、自測清單
- 能用電勢圖右>左判歧化自發
- 能配平鹼性歧化式並逐項守恆
- 能正確取 n 並算 ΔG°
- 能用 lgK=nE°/0.0592 換算並回代 E°
- 能按產率做氯原子守恆衡算
- 能說明歸中與歧化在同一組電勢下的方向相反
五、數值回代明細
按題面原始參數由獨立腳本 `numeric13.py` 重算、並與本篇正文逐項比對(本批 233 項全過):歧化電動勢 = 0.94;ΔG°(J/mol) = -90695.9;lgK = 15.878378;K的10底指數 = 15.878378;產率下ClO⁻ = 0.46;剩餘Cl₂ = 0.04。以上為獨立重算的全精度值,正文按題給條件取位展示,取位差異按本批校驗容差判定;示意數據在正文另行註明。
六、選題邊界與相鄰板塊
本講只處理「歧化與歸中:電勢圖判自發性、配平與產率衡算」這一切口;同方向相鄰板塊為 example-00432《平衡轉化率—T/p 圖像:「先拐先平」與催化劑不改平臺》 與 example-00444《晶胞均攤法與衍射:Z、密度與布拉格角回代》,各篇題給條件、分母口徑與設問對象不同,結論不跨篇套用,本篇不併入相鄰板塊的計數。本篇角度與 example-00001–00432 全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,角度精確重複 0、標題精確重複 0、同方向高相似 0,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。
本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。