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例題精講 · 第 00678 題 · 電勢差的方向決定誰被氧化

以自編鐵—鋅、鐵—銅兩種偶接為材料,現算驅動電動勢、電子流向與按電子守恆折算的保護鐵質量,訓練「電勢較負者作陽極」的判據,並回代接錯金屬後的電勢反轉。

00678題號全 1000 篇 · 第 第113輪 / 第113冊 輪
方向化學·電化學與工藝流程六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

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。

例題精講 · 化學電化學與工藝流程

一、考點定位與做題順序

兩種金屬偶接在電解質裡,電極電勢較負的那個作陽極被氧化,較正的作陰極被保護。犧牲陽極保護法就是故意接一塊比鐵更活潑的金屬,讓它替鐵腐蝕;接錯成比鐵不活潑的金屬,鐵反而成了陽極。

自編示意電勢:E(Fe²⁺/Fe)=-0.440 V、E(Zn²⁺/Zn)=-0.763 V、E(Cu²⁺/Cu)=0.340 V。電勢數值為自編示意,不代表真實物質常數。

二、逐題精講

題1

題1 鐵與鋅偶接時驅動電動勢是多少?電子往哪走?若改接銅會怎樣?

解析

鋅鐵偶接:陰極電勢減陽極電勢 = -0.440 − (-0.763) = 0.323 V,鋅電勢更負作陽極,電子由 Zn → Fe,鐵被保護。

鐵銅偶接:0.340 − (-0.440) = 0.780 V,鐵的電勢 -0.440 V 比銅 0.340 V 更負,鐵反而作陽極被氧化,銅作陰極。同樣是「接一塊金屬」,方向完全反過來。

回代核驗:0.323 + 0.780 = 1.103 V = 0.340 − (-0.763),兩個電勢差之差閉合;判據只有一條——誰的電勢更負誰被氧化,不看誰更「活潑」這類口語說法。

答案 鋅鐵 0.323 V,電子 Zn→Fe;鐵銅 0.780 V,鐵反成陽極

採分點 兩電勢差各 2 分;電子流向 1 分;方向反轉 2 分;電勢差之和回代 1 分

易錯點 把電子方向寫成 Fe→Zn;把「更活潑」當判據

題2

題2 65.4 g 鋅塊全部溶解,按電子守恆可保護多少鐵?

解析

Zn → Zn²⁺ + 2e⁻,65.4 g 鋅(按題面取 M(Zn)=65.4 g/mol)為 1.00 mol,給出 2.00 mol 電子。鐵若被腐蝕也是 Fe → Fe²⁺ + 2e⁻,每摩爾鐵同樣對應 2 mol 電子,故電子守恆下 1 mol 鋅對應 1 mol 鐵,摺合鐵 55.8 g。

質量比 55.8/65.4 = 0.8532,不是 1:1——因為兩種金屬摩爾質量不同,電子數相同但質量不同。實際保護還要乘電流效率與利用率,本題按 100% 簡化口徑計算,正文註明。

回代核驗:2.00 mol 電子 = 2×65.4/65.4,與 2×55.8/55.8 = 2.00 mol 相等;按 2.00 mol 電子摺合的鐵質量 = 2.00/2×55.8 = 55.8 g,與 55.8 g 閉合。電勢與摩爾質量均為自編示意。

答案 1 mol 鋅給 2.00 mol 電子,摺合保護鐵 55.8 g;質量比 0.8532 不是 1:1

採分點 電子數 2 分;摺合鐵質量 2 分;質量比辨析 2 分;100% 效率前提 1 分;電子守恆回代 1 分

易錯點 把電子守恆折成質量 1:1;漏寫電流效率前提

三、規律小結與對照表

偶接較負者驅動電動勢結果
Fe–ZnZn0.323 V鐵被保護
Fe–CuFe0.780 V鐵被腐蝕
1 mol Zn給 2 mol e⁻摺合 Fe55.8 g
質量比Fe/Zn0.8532非 1:1

小結:電勢更負者作陽極,接鋅護鐵、接銅反而蝕鐵。本例鋅鐵 0.323 V、鐵銅 0.780 V;1 mol 鋅摺合保護鐵 55.8 g。電勢與摩爾質量均為自編示意。

四、自測清單

  • 知道電勢較負者作陽極
  • 能算兩種偶接的驅動電動勢
  • 能判斷電子流向與保護對象
  • 能用電子守恆摺合保護鐵質量
  • 知道質量比不等於摩爾比
  • 能說明電流效率前提
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(化學):化學平衡、晶體結構、動力學、電解與定量分析相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(化學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招化學·犧牲陽極:接錯一塊銅,鐵就成了陽極
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