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例題精講 · 第 00852 題 · 自編示意鐵電對在配位介質中的條件電位

以自編示意的 Fe³⁺/Fe²⁺ 電對與副反應係數,計算條件電位、修正量及特定濃度比下的電位,並說明忽略副反應帶來的偏差;電極常數與係數均為自編示意數據。

00852題號全 1000 篇 · 第 第142輪 / 第142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

有配位副反應時,真正起作用的是條件電位 E°′,它把副反應係數折進標準電位裡:E°′=E°+0.05916 log(α還/α氧)。 本講把修正量、條件電位與比值電位一次算清,最後用「忽略副反應」作對照,看偏差有多大。

二、逐題精講

題1

自編示意:E°(Fe³⁺/Fe²⁺)=0.7700 V,在某介質中 α(Fe³⁺)=4.00、α(Fe²⁺)=2.00,25 ℃ 斜率 0.05916 V。求條件電位與修正量。

解析

α還/α氧=2.00/4.00=0.500000,log(0.5) 的絕對值為 log(2)=0.301030。 E°′=0.7700+0.05916×log(0.5)=0.7700−0.05916×0.301030=0.7700−0.017809=0.752191 V。修正量 0.017809 V,方向是電位降低,因為氧化態副反應更強。

答案 E°′=0.752191 V;修正量 0.017809 V(使電位降低)。

採分點 係數比 2 分;對數 2 分;條件電位式 3 分;數值 2 分;方向 1 分。

易錯點 把 α 比寫反成 4.00/2.00,修正量會變成加號,電位被高估而非低估。

題2

當 c(Fe²⁺)/c(Fe³⁺)=100 時,電位是多少?若誤用 0.7700 V 作起點,差多少?

解析

E=E°′+0.05916×log(100)=0.752191+0.05916×2.000000=0.752191+0.118320=0.870511 V。 若從 E° 起算得 0.7700+0.118320=0.888320 V,高估 0.017809 V,恰等於修正量;說明副反應不會隨濃度比消失,必須整體改用條件電位。

答案 E=0.870511 V;忽略副反應會高估 0.017809 V。

採分點 比值對數 2 分;電位 3 分;誤用值 2 分;差值 2 分;口徑結論 1 分。

易錯點 把 log(100) 寫成 100 或 1,或在差值裡再乘一次濃度比,都會把偏差放大。

三、規律小結與對照表

量表達式數值方向
副反應係數比4.00/2.002.000000氧化態更強
對數絕對值log(2)0.301030—
修正量0.05916×0.3010300.017809 V降低
條件電位0.7700−修正量0.752191 V起點
比值 100 電位E°′+0.1183200.870511 V結果
忽略副反應0.7700+0.1183200.888320 V高估

副反應係數進的是「起點」而不是某一步的濃度比;一次換到條件電位,後面所有電位都跟著變。E°、α 與斜率均為自編示意,不代表真實體系常數。

四、自測清單

  • 副反應係數比是否為 4.00/2.00
  • 是否取 log(2) 的絕對值
  • 修正量方向是否為降低
  • 條件電位是否為 0.752191 V
  • log(100) 是否取 2
  • 濃度比 100 時電位是否 0.870511 V
  • 誤用起點是否得 0.888320 V
  • 差值是否恰等於修正量

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):副反應係數比 = 2;對數絕對值 = 0.30103;修正量 = 0.017809;條件電位 = 0.752191;比值一百時電位 = 0.870511;忽略副反應的高估量 = 0.017809。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理條件電位與副反應係數;配位平衡精確物料衡算、濃差電池、分解電壓與超電勢屬相鄰板塊,其平衡式不同。

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。

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):電位滴定內插、同離子效應、電動勢法測pH、條件電位、凝固點降低、惰性氣體恆容恆壓相關章節
  • 《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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條件電位與副反應係數:能斯特修正量回代
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