Question

美國斯坦福大學研究人員最近發(fā)明一種“水“電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電．
（1）研究表明，電池的正極用二氧化錳納米棒為材料可提高發(fā)電效率，這是利用納米材料具有

 

特性，能與鈉離子充分接觸．
（2）海水中的“水“電池總反應可表示為5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl
該電池負極反應式為

 

；當生成1mol Na₂Mn₅O₁₀時轉移

 

mol電子．
（3）工業(yè)上二氧化錳納米材料可用軟錳礦制�。�某研究小組為測定某軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分數(shù)，向1.20g軟錳礦樣品中加入2.68g Na₂C₂O₄，再加入稀硫酸酸化（雜質(zhì)不參加反應），充分反應后冷卻、過濾，將所得濾液轉入250mL容量瓶中定容，從中取出25.00mL置于錐形瓶中，用0.02mol?L^-1 KMnO₄標準溶液滴定，當?shù)稳?0.00mL時恰好完全反應．計算該軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分數(shù)．（提示：有關反應的離子方程式為：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O）

Answer 1

考點：化學電源新型電池,化學方程式的有關計算

專題：計算題,電化學專題

分析：（1）納米材料具有較強的吸附性能，能加大吸附面積；
（2）原電池的負極上發(fā)生的是失電子的氧化反應，根據(jù)電極反應式結合電子轉移來計算；
（3）根據(jù)反應：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到關系式：5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-，代入數(shù)據(jù)進行計算即可．

解答： 解：（1）納米材料具有較強的吸附性能，能加大吸附面積，該電池用二氧化錳納米棒為正極材料可提高發(fā)電效率，故答案為：較強吸附能力（或較大表面積）；
（2）根據(jù)電池的總反應：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，失電子的是金屬銀，而原電池的負極上發(fā)生的是失電子的氧化反應，所以負極反應是Ag+Cl^--e^-=AgCl↓，生成1mol Na₂Mn₅O₁₀時消耗金屬銀2mol，轉移電子2mol，故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；2；
（3）根據(jù)反應：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到關系式：5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-，設二氧化錳的物質(zhì)的量式n，則
5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-
5                 2
n                 10×0.02mol?L^-1×0.02L
即

5

n

=

2

10×0.02mol?L-1×0.02L

，解得n=0.01mol，所以二氧化錳的質(zhì)量分數(shù)=

0.01mol×87g/mol

1.2g

×100%=72.5%，
答：該軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分數(shù)為72.5%．

點評：本題是要綜合知識考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．