Question

“水”電池是利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電的一種新型電池．（1）研究表明，電池用二氧化錳納米棒為正極材料可提高發(fā)電效率，這是利用納米材料具有

 

特性，使之能與鈉離子充分接觸．（2）“水”電池總反應(yīng)可表示為：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCL該電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

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（3）利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe（OH）₂白色沉淀，如圖1，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵．
①若圖中的電池為“水”電池，則其與a極相連的電極是由下列物質(zhì)中的

 

制成（填編號(hào)，下同）．
A．MnO₂    B．Ag    C．NaCl    D．Na₂Mn₅O₁₀ E．AgCl
②a極的電極反應(yīng)式為

 

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③電解液c可以是

 

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A．純水    B．NaCl溶液    C．H₂SO₄溶液    D．CuCl₂溶液
④當(dāng)生成1mol Fe（OH）₂白色沉淀時(shí)將消耗MnO₂

 

mol．
（4）某溫度下，F(xiàn)e（OH）₃（s）、Mg（OH）₂（s）分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，溶液中金屬陽(yáng)離子的濃度與溶液pH的關(guān)系如圖2．請(qǐng)據(jù)圖2分析：①該溫度下，溶度積常數(shù)的關(guān)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Fe³⁺，振蕩后，白色沉淀會(huì)全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，原因是

 

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Answer 1

分析：（1）納米材料具有較強(qiáng)的吸附性能，能加大吸附面積；
（2）原電池的負(fù)極上發(fā)生的是失電子的氧化反應(yīng)；
（3）①根據(jù)電解池的工作原理來(lái)確定電極材料以及電解質(zhì)溶液；
②電解池中陽(yáng)極是活潑金屬時(shí)，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
③在電解池的陰極上是陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，根據(jù)總反應(yīng)來(lái)確定電解質(zhì)的選擇；
④根據(jù)電子守恒進(jìn)行計(jì)算；
（4）①根據(jù)Ksp的意義以及沉淀的轉(zhuǎn)化知識(shí)來(lái)判斷生成的沉淀是什么；
②根據(jù)沉淀溶解平衡移動(dòng)的影響因素知識(shí)來(lái)回答判斷．

解答：解：（1）納米材料具有較強(qiáng)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(qiáng)吸附能力；
（2）根據(jù)電池的總反應(yīng)：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCl，失電子的是金屬銀，而原電池的負(fù)極上發(fā)生的是失電子的氧化反應(yīng)，所以負(fù)極反應(yīng)是Ag+Cl^--e^-=AgCl↓，故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；
（3）①做電極的材料是可以導(dǎo)電的金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)或是其他固體物質(zhì)，故NaCl、Na₂Mn₅O₁₀、AgCl都不可以，金屬銀作陽(yáng)極會(huì)發(fā)生金屬銀失電子的氧化反應(yīng)，故不行，故答案為：A；
②電解池中陽(yáng)極是活潑金屬時(shí)，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，制取氫氧化亞鐵時(shí)，金屬鐵在陽(yáng)極上反應(yīng)，即Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③在電解池的陰極上是陽(yáng)離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，氫氧根濃度增加，所以會(huì)出現(xiàn)氫氧化鐵，合適的電解質(zhì)只能是氯化鈉溶液，故答案為：B；
④根據(jù)電池反應(yīng)：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，當(dāng)生成1molFe（OH）₂白色沉淀時(shí)將轉(zhuǎn)移2mol電子，所以消耗MnO₂的物質(zhì)的量是5mol，故答案為：5；
（4）①根據(jù)圖象上的點(diǎn)可以知道，當(dāng)陽(yáng)離子鐵離子、鎂離子濃度相等時(shí)，對(duì)應(yīng)的氫離子濃度的大小關(guān)系，結(jié)合Ksp（氫氧化鐵）=c（Fe³⁺）?c（OH^-）³，Ksp（氫氧化鎂）=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，所以K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，故答案為：＜；
②根據(jù)①的分析，K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，當(dāng)加入Fe³⁺后，會(huì)和OH^-反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動(dòng)，機(jī)會(huì)生成紅褐色沉淀物質(zhì)，
故答案為：氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，由于K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，所以當(dāng)加入Fe³⁺后，會(huì)和OH^-反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動(dòng)，最有氫氧化鎂全部轉(zhuǎn)化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀．

點(diǎn)評(píng)：本題是要綜合知識(shí)考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．