Question

6．（1）鋰錳電池的體積小、性能優良，是常用的一次電池．該電池反應原理如圖1所示，其中電解質LiCIO₄．溶于混合有機溶劑中，Li⁺通過電解質遷移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂．回答下列問題：

①外電路的電流方向是由b極流向a極．（填字母）
②電池正極反應式為MnO₂+e?+Li⁺═LiMnO₂．
③是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？否（填“是”或“否”），原因是_電極Li是活潑金屬，能與水反應．
（2）在2L密閉容器中，800℃時反應2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）體系中，n（NO）隨時間的變化如表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
N（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①如圖2中表示NO₂的變化的曲線是b．用O₂表示從0～2s內該反應的平均速率v=0.0015mol•L^-1•S^-1．
②為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是c．
a、及時分離出NO₂氣體       b、適當升高溫度
c、增大O₂的濃度           d、選擇高效的催化劑．

Answer 1

分析 （1）形成原電池反應時，Li為負極，被氧化，電極方程式為Li-e^-=Li⁺，MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，結合電極方程式以及元素化合價的變化解答該題；
（1）①根據表格知，隨著反應的進行，一氧化氮的物質的量減小，則平衡向正反應方向移動，二氧化氮的物質的量逐漸增大，根據一氧化氮和二氧化氮之間轉化關系式計算平衡時二氧化氮的物質的量，從而確定曲線；
先計算一氧化氮的反應速率，再根據同一化學反應中同一時間段內，各物質的反應速率之比等于其計量數之比計算氧氣的反應速率；
②增大反應速率需增大反應物的濃度、升高溫度、使用催化劑等，增大反應物的濃度等可以使平衡向正反應方向移動．

解答 解：（1）①原電池工作時，Li為負極，MnO₂為正極，電流從正極流向負極，所以外電路的電流方向是由b極流向a極，故答案為：b、a；
②MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，
故答案為：MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
③因負極材料為Li，可與水反應，則不能用水代替電池中的混合有機溶劑，
故答案為：否；電極Li是活潑金屬，能與水反應；
（2）①根據表格知，隨著反應的進行，一氧化氮的物質的量減小，則平衡向正反應方向移動，二氧化氮的物質的量逐漸增大，當反應達到平衡狀態時，參加反應的n（NO）=（0.020-0.007）mol=0.013mol，根據二氧化氮和一氧化氮的關系式知，平衡狀態時生成n（NO₂）等于參加反應的n（NO），所以為0.013mol，c（NO₂）=$\frac{0.013mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以代表二氧化氮的曲線為b；
0～2s時，v（NO）=$\frac{\frac{（0.020-0.008）mol}{2L}}{2s}$=0.003mol/（L．s），同一化學反應中同一時間段內，各物質的反應速率之比等于其計量數之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=0.0015mol•L^-1•S^-1；
故答案為：b；0.0015mol•L^-1•S^-1；
②增大反應速率需增大反應物的濃度、升高溫度、使用催化劑等，增大反應物的濃度等可以使平衡向正反應方向移動，所以為使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動，需要增大氧氣的濃度；
故答案為：c．

點評 本題考查電化學知識、反應速率的計算、化學平衡移動及其影響因素等，題目難度適中，能很好地考查學生的分析能力、計算能力以及電化學知識的綜合理解和運用，題目難度中等．