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例題精講 · 第 00738 題 · 先寫清哪邊是濃端,再套能斯特式的對數項

以自編示意 Ag/Ag⁺ 濃差電池 0.100 與 0.0100 mol/L 為材料,求 298 K 下電動勢,並回代把濃度比寫反造成的符號反轉。

00738題號全 1000 篇 · 第 第123輪 / 第123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

濃差電池沒有「兩種不同的氧化還原對」,兩極是同一對,只是濃度不同。標準電動勢 E° = 0,全部電動勢來自能斯特式裡的濃度對數項。

自編示意:Ag | Ag⁺(0.0100 mol/L) ‖ Ag⁺(0.100 mol/L) | Ag,T = 298 K,n = 1,鹽橋為 KNO₃。濃度與器件均為自編示意,不代表真實測量。

二、逐題精講

題1

題1 求 298 K 下該濃差電池的電動勢,並說明濃端是正極還是負極。

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。濃端 Ag⁺ 濃度高,還原趨勢強,發生 Ag⁺ + e⁻ → Ag,是正極(陰極);稀端發生氧化 Ag → Ag⁺ + e⁻,是負極。電子由稀端流向濃端,電池自發地把兩側濃度差「抹平」,直到 c高/c低 → 1 時 E → 0。

答案 E = 0.05913 V;濃端為正極,稀端為負極。

採分點 E°=0 說明 1 分、RT/nF 1 分、濃度比 1 分、對數值 1 分、E 值 1 分、正負判判斷 1 分。

易錯點 把濃端當負極:濃度高的一側還原趨勢強,是正極。

題2

題2 若把濃度比寫反,E 會變成多少?說明鹽橋在這裡起什麼作用、為什麼不影響 E 的大小。

解析

寫反得 ln(0.0100/0.100) = −ln10,E′ = -0.05913 V,只是把電池方向倒過來,絕對值仍是 0.05913 V;所以符號錯誤可以靠「濃端應為正極」自檢發現。鹽橋提供離子通路、維持兩側電中性並把液接電勢壓到很小,它保證的是「測量能穩定進行」,並不進入能斯特式的對數項,故不改變 E 的理論值。若把鹽橋換成會與 Ag⁺ 反應的 Cl⁻ 體系,反而會在界面生成 AgCl 沉澱,改變的是電極本身而不是濃差電池的公式。

答案 E′ = -0.05913 V(符號反轉、絕對值不變);鹽橋只壓低液接電勢,不改變 E。

採分點 寫反值 1 分、絕對值不變 1 分、符號自檢 1 分、鹽橋作用 1 分、不改變 E 的理由 1 分。

易錯點 把鹽橋當成「提供額外電動勢」的部件,混淆了離子通路與電勢來源。

三、規律小結與對照表

量公式濃/稀 = 10比值寫反
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
濃端極性還原趨勢強正極誤判負極
鹽橋抑制液接電勢不改變 E不改變 E

小結:濃差電池 E°=0,E 只由濃度比的對數決定;比值寫反只翻符號,鹽橋不進公式。

四、自測清單

  • 能說明濃差電池 E°=0
  • 能套用能斯特濃度對數項
  • 能計算 298 K 下電動勢
  • 能判斷濃端為正極
  • 能識別比值寫反只翻符號
  • 能說明鹽橋不參與決定 E
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):緩衝溶液、沉澱轉化、濃差電池、電鍍與化學平衡相關章節
  • 《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·濃差電池:兩極反應相同,電動勢只來自濃度比
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