Question

錳及其化合物應用越來越廣泛，MnO₂是一種重要的無機功能材料，制備Mn0₂的方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnS0₄溶液，陽極的電極反應式為

 

．現以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnS0₄溶液，如圖所示，鉛蓄電池的總反應方程式為

 

，當蓄電池中有4mol H⁺被消耗時，則電路中通過的電子的物質的量為

 

，MnO₂的理論產量為

 

g．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：II中陽極上Mn²⁺放電發生氧化反應而生成MnO₂；原電池I中，Pb失電子作負極、Pb0₂作正極，Pb失電子作負極、Pb0₂得電子都和硫酸根離子反應生成硫酸鉛；根據氫離子和轉移電子之間的關系式計算轉移電子的物質的量，根據轉移電子相等計算二氧化錳的質量．

解答： 解：II中陽極上Mn²⁺放電發生氧化反應而生成MnO₂，同時生成氫離子，電極反應式為Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
原電池I中，Pb失電子作負極、Pb0₂作正極，Pb失電子作負極、Pb0₂得電子都和硫酸根離子反應生成硫酸鉛，電池反應式為Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；
設：當消耗4mol氫離子時轉移電子的物質的量為x，
Pb+Pb0₂+4H⁺+S0₄^2-=2PbSO₄+2H₂0轉移電子
        4mol                  2mol
        4mol                  x
4mol：2mol=4mol：x
x=

4mol×2mol

4mol

=2mol，
串聯電路中轉移電子相等，當轉移2mol電子時生成二氧化錳的質量為y，
Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
    2mol     87g
    2mol     y
2mol：87g=2mol：y
y=

87g×2mol

2mol

=87g
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；2 mol；87．

點評：本題考查原電池和電解池原理，側重考查電極反應式的書寫、方程式的計算，明確各個電極上發生的反應是解本題關鍵，知道串聯電路中轉移電子特點，題目難度不大．