Question

“水”电池是利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电的一种新型电池．（1）研究表明，电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，这是利用纳米材料具有

 

特性，使之能与钠离子充分接触．（2）“水”电池总反应可表示为：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCL该电池的负极反应式为

 

．
（3）利用电解实验可以制得纯净的Fe（OH）₂白色沉淀，如图1，已知两电极的材料分别为石墨和铁．
①若图中的电池为“水”电池，则其与a极相连的电极是由下列物质中的

 

制成（填编号，下同）．
A．MnO₂    B．Ag    C．NaCl    D．Na₂Mn₅O₁₀ E．AgCl
②a极的电极反应式为

 

．
③电解液c可以是

 

．
A．纯水    B．NaCl溶液    C．H₂SO₄溶液    D．CuCl₂溶液
④当生成1mol Fe（OH）₂白色沉淀时将消耗MnO₂

 

mol．
（4）某温度下，Fe（OH）₃（s）、Mg（OH）₂（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液中金属阳离子的浓度与溶液pH的关系如图2．请据图2分析：①该温度下，溶度积常数的关系为：K_SP[Fe（OH）₃]

 

K_SP[Mg（OH）₂]（填“＞”、“=”或“＜”）；
②如果在新生成的Mg（OH）₂浊液中滴入足量的Fe³⁺，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积；
（2）原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应；
（3）①根据电解池的工作原理来确定电极材料以及电解质溶液；
②电解池中阳极是活泼金属时，则电极本身发生失电子的氧化反应；
③在电解池的阴极上是阳离子发生得电子的还原反应，根据总反应来确定电解质的选择；
④根据电子守恒进行计算；
（4）①根据Ksp的意义以及沉淀的转化知识来判断生成的沉淀是什么；
②根据沉淀溶解平衡移动的影响因素知识来回答判断．

解答：解：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积，该电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，故答案为：较强吸附能力；
（2）根据电池的总反应：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCl，失电子的是金属银，而原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应，所以负极反应是Ag+Cl^--e^-=AgCl↓，故答案为：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；
（3）①做电极的材料是可以导电的金属单质、非金属单质或是其他固体物质，故NaCl、Na₂Mn₅O₁₀、AgCl都不可以，金属银作阳极会发生金属银失电子的氧化反应，故不行，故答案为：A；
②电解池中阳极是活泼金属时，则电极本身发生失电子的氧化反应，制取氢氧化亚铁时，金属铁在阳极上反应，即Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③在电解池的阴极上是阳离子氢离子发生得电子的还原反应，氢氧根浓度增加，所以会出现氢氧化铁，合适的电解质只能是氯化钠溶液，故答案为：B；
④根据电池反应：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，当生成1molFe（OH）₂白色沉淀时将转移2mol电子，所以消耗MnO₂的物质的量是5mol，故答案为：5；
（4）①根据图象上的点可以知道，当阳离子铁离子、镁离子浓度相等时，对应的氢离子浓度的大小关系，结合Ksp（氢氧化铁）=c（Fe³⁺）?c（OH^-）³，Ksp（氢氧化镁）=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，所以K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，故答案为：＜；
②根据①的分析，K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊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]，所以当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀．

点评：本题是要综合知识考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．