单选题
37.在标准条件下,水分解为氢气和氧气的理论分解电压为()V。
A
1.43
B
1.53
C
1.23
D
1.73
答案解析
正确答案:C
解析:
**解析:**
水分解为氢气和氧气的反应方程式为:
$$2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$$
在电化学中,理论分解电压(也称为可逆分解电压或平衡电位差)等于该反应对应原电池的标准电动势 $E^\circ$。我们可以通过标准电极电位来计算:
1. **阴极(还原反应)**:产生氢气
$$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$$
标准电极电位 $\phi^\circ(H^+/H_2) = 0.00 \text{ V}$
2. **阳极(氧化反应)**:产生氧气
$$O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$$
标准电极电位 $\phi^\circ(O_2/H_2O) = 1.23 \text{ V}$
3. **计算理论分解电压**:
理论分解电压 $E^\circ_{\text{decomp}}$ 等于阳极电位减去阴极电位:
$$E^\circ_{\text{decomp}} = \phi^\circ_{\text{anode}} - \phi^\circ_{\text{cathode}} = 1.23 \text{ V} - 0.00 \text{ V} = 1.23 \text{ V}$$
因此,在标准条件(25°C, 1 atm, pH=0 或中性条件下通过能斯特方程换算后对应的热力学最小电压通常引用此值作为基准)下,水分解的理论最小电压为 **1.23 V**。
注意:实际电解过程中,由于存在过电位(overpotential)和溶液电阻等因素,实际所需的电压会远高于 1.23 V(通常在 1.5 V - 2.0 V 甚至更高),但题目问的是“理论分解电压”。
故正确答案为 **C**。
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