Question

科學家利用淡水與海水之間含鹽量的差別發明了一種新型電池——水電池。

（1）用二氧化錳納米棒作電池正極可提高發電效率，這是利用納米材料的　　   　　特性，使之能與鈉離子充分接觸。

（2）水電池總反應可表示為：5MnO₂＋2Ag＋2NaCl＝Na₂Mn₅O₁₀＋2AgCl，該電池的負極反應式為　　　　　　　　　　　　。水電池工作時，Na^＋不斷向       極方向移動。

（3）水電池生成1 mol Na₂Mn₅O₁₀轉移電子的物質的量為    。

（4）某溫度下，Fe（OH）₃（s）、Mg（OH）₂（s）分別在溶液中達到沉淀溶解平衡后，溶液中金屬陽離子的濃度與溶液pH的關系如右圖。請據右圖分析：

①該溫度下，溶度積常數的關系為：K_SP[Fe（OH）₃]     K_SP[Mg（OH）₂]（填“＞”、“＝”或“＜”）；

②如果在新生成的Mg（OH）₂濁液中滴入足量的FeCl₃溶液，振蕩后，白色沉淀會全部轉化為紅褐色沉淀，原因是                                                               。

 

Answer 1

【答案】

（1）較強的吸附能力或較大的表面積  （2分）

（2）Ag + Cl^－－e^－＝AgCl （3分，2倍計量數、加“↓”不扣分，產物寫Ag⁺不給分） 正（2分）

（3）2 mol（3分，單位錯漏扣1分）  （4）① ＜ （2分）

②Mg（OH）₂濁液中存在沉淀溶解平衡（1分），Mg（OH）₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH^－（aq），滴入足量的FeCl₃溶液，c（Fe³⁺）×c³（OH^―）＞K_SP[Fe（OH）₃],Fe³⁺與OH^－生成更難溶的Fe（OH）₃（1分），使Mg（OH）₂濁液沉淀溶解平衡向右移動（1分），Mg（OH）₂ 濁液轉化為Fe（OH）₃沉淀（1分）。（注意要點，合理即給分）

【解析】

試題分析：（1）由于納米材料的表面積大，具有很強的吸附能力，所以使之能與鈉離子充分接觸而提高發電效率。

（2）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。根據總反應式5MnO₂＋2Ag＋2NaCl＝Na₂Mn₅O₁₀＋2AgCl可知，Mn元素的化合價從＋4價降低到＋3.6價，得到電子做氧化劑。Ag元素的化合價從0價升高到＋1價失去電子做還原劑。所以銀是負極，電極反應式為Ag + Cl^－－e^－＝AgCl。水電池工作時，陽離子Na^＋不斷向正極方向移動。

（3）Mn元素的化合價從＋4價降低到＋3.6價，所以水電池生成1 mol Na₂Mn₅O₁₀轉移電子的物質的量為1mol×5×（4－3.6）＝2mol。

（4）①根據圖像可知，在金屬陽離子的物質的量濃度相同的情況下，氫氧化鐵對應的pH小于氫氧化鎂對應的pH值，所以氫氧化鐵的溶度積常數小于氫氧化鎂的溶度積常數。

②由于Mg（OH）₂濁液中存在沉淀溶解平衡Mg（OH）₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH^－（aq），滴入足量的FeCl₃溶液，當溶液中c（Fe³⁺）×c³（OH^―）＞K_SP[Fe（OH）₃]時,Fe³⁺與OH^－生成更難溶的Fe（OH）₃，使Mg（OH）₂濁液的沉淀溶解平衡向右移動，從而使Mg（OH）₂ 濁液全部轉化為Fe（OH）₃沉淀。

考點：考查納米材料的性質、電化學原理的應用與判斷以及溶度積常數的有關判斷與應用