Question

“水”電池是利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(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”電池總反應可表示為：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCL該電池的負極反應式為

 

．
（3）利用電解實驗可以制得純凈的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，下同）．
A．MnO₂    B．Ag    C．NaCl    D．Na₂Mn₅O₁₀ E．AgCl
②a極的電極反應式為

 

．
③電解液c可以是

 

．
A．純水    B．NaCl溶液    C．H₂SO₄溶液    D．CuCl₂溶液
④當生成1mol Fe（OH）₂白色沉淀時將消耗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的關系如圖2．請據(jù)圖2分析：①該溫度下，溶度積常數(shù)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Fe³⁺，振蕩后，白色沉淀會全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，原因是

 

．

Answer 1

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；
（3）①根據(jù)電解池的工作原理來確定電極材料以及電解質(zhì)溶液；
②電解池中陽極是活潑金屬時，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應；
③在電解池的陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應，根據(jù)總反應來確定電解質(zhì)的選擇；
④根據(jù)電子守恒進行計算；
（4）①根據(jù)Ksp的意義以及沉淀的轉(zhuǎn)化知識來判斷生成的沉淀是什么；
②根據(jù)沉淀溶解平衡移動的影響因素知識來回答判斷．

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；
（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↓，故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；
（3）①做電極的材料是可以導電的金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)或是其他固體物質(zhì)，故NaCl、Na₂Mn₅O₁₀、AgCl都不可以，金屬銀作陽極會發(fā)生金屬銀失電子的氧化反應，故不行，故答案為：A；
②電解池中陽極是活潑金屬時，則電極本身發(fā)生失電子的氧化反應，制取氫氧化亞鐵時，金屬鐵在陽極上反應，即Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③在電解池的陰極上是陽離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應，氫氧根濃度增加，所以會出現(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：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，當生成1molFe（OH）₂白色沉淀時將轉(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)圖象上的點可以知道，當陽離子鐵離子、鎂離子濃度相等時，對應的氫離子濃度的大小關系，結合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^-，當加入Fe³⁺后，會和OH^-反應生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動，機會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]，所以當加入Fe³⁺后，會和OH^-反應生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動，最有氫氧化鎂全部轉(zhuǎn)化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀．

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．