精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
14.1887年,英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池,如今干电池已经发展成为一个庞大的家族,种类达100多种.应用广泛的是Zn-MnO2干电池,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液.电池工作一段时间后,电池内存在7 种物质:NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn 和H2O.回答下列问题:
(1)该电池的负极材料是Zn;电池工作时,电子流向正极(填“正极”或“负极”);放电时NH4+向正极(填“正极”、“负极”)移动.
(2)完成并配平该氧化还原方程式:Zn+2MnO2+2 NH4Cl=Mn2O3+ZnCl2+H2O+2NH3;发生还原反应的物质是MnO2,被氧化的元素是Zn.若有17.4g 氧化剂参与反应,则电子转移数目为0.2NA(NA表示阿伏加德罗常数).
(3)普通锌一锰电池的缺点是电量小、放电电流弱.为增大放电电流,可把负极锌片改为锌粉,其理由是使反应面积增大,提高放电效率.
(4)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀.欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的b(填代号).
a.NaOH        b.Zn    c.Fe       d.NH3•H2O
(5)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液.阴极的电极反应式是2H++2e-═H2↑.若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量为87g.

分析 (1)电池负极是活泼金属发生氧化反应,所以负极材料是锌,电子由电池的负极流向正极,放电时阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;
(2)锌失去电子,生成锌离子,而二氧化锰得电子,变成三氧化二锰,根据得失电子守恒配平得:2MnO2+2NH4Cl+Zn=NH3+Mn2O3+ZnCl2+H2O,锌失电子发生氧化反应,被氧化,而二氧化锰中的锰由+4价变成+3价,发生还原反应,17.4gMnO2的物质的量=$\frac{17.4g}{87g/mol}$=0.2mol,而锰由+4价变成+3价,1mol转移1mol电子,则是0.2mol转移0.2mol的电子;
(3)锌片改为锌粉,固体表面积增大,反应速率增大;
(4)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀.除杂时不能引入新杂质,应选Zn将Cu2+ 置换为单质而除去;(5)电解酸化的MnSO4溶液时,根据离子的放电顺序,阴极上首先放电的是H+,电极反应式为:2H++2e-=H2↑,阳极反应式为:Mn2+-2e-+2H2O═MnO2++4H+,若电路中通过2mol电子产生1molMnO2,质量为87g.

解答 解:(1)电池负极是活泼金属发生氧化反应,所以负极材料是锌,电子由电池的负极,锌极流向正极,放电时阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,
故答案为:Zn;正极;正极;
(2)锌失去电子,生成锌离子,而二氧化锰得电子,变成三氧化二锰,根据得失电子守恒配平得:2MnO2+2NH4Cl+Zn=NH3+Mn2O3+ZnCl2+H2O,二氧化锰中的锰由+4价变成+3价,发生还原反应,而锌失电子发生氧化反应,被氧化,17.4gMnO2的物质的量=$\frac{17.4g}{87g/mol}$=0.2mol,而锰由+4价变成+3价,1mol转移1mol电子,则是0.2mol转移0.2mol的电子,所以转移电子数目为:0.2NA
故答案为:Zn;2MnO2;2;Mn2O3;ZnCl2;H2O;MnO2;2;MnO2;Zn;0.2;
(3)锌片改为锌粉,固体表面积增大,反应速率增大,故答案为:使反应面积增大,提高放电效率;
(4)电化学腐蚀较化学腐蚀更快,锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀.题目中a和d选项不能除去杂质离子,c项会引入新杂质,所以应选Zn将Cu2+ 置换为单质而除去.故答案为:锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀;b;
(5)阴极上得电子,发生还原反应,H+得电子生成氢气.因为MnSO4~MnO2~2 e-,通过2mol电子产生1molMnO2,其质量为87g.故答案为:2H++2e-═H2↑;87g.

点评 本题是将典型的实验知识与原电池原理、电解原理相融合的题型,涉及了电极材料分析、电解液净化及相关电化学计算等内容,具有较宽的知识覆盖面.学∰∯习中要电化学基础知识掌握扎实.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.已知A(g)+C(g)=D(g);△H=-Q1kJ/mol,B(g)+C(g)=E(g),△H=-Q2kJ/mol,Q1、Q2均大于0,且Q1>Q2,若A与B组成的混合气体1mol与足量的C反应,放热为Q3kJ,则原混合气体中A与B物质的量之比为(  )
A.$\frac{{Q}_{3}-{Q}_{2}}{{Q}_{1}-{Q}_{3}}$B.$\frac{{Q}_{1}-{Q}_{3}}{{Q}_{3}-{Q}_{2}}$C.$\frac{{Q}_{3}-{Q}_{2}}{{Q}_{1}-{Q}_{2}}$D.$\frac{{Q}_{1}-{Q}_{3}}{{Q}_{1}-{Q}_{2}}$

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如图所示装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程.(C装置中盛装Na2S和Na2SO3混合溶液)

烧瓶C中发生反应如下:
Na2S+H2O+SO2=Na2SO3+H2S  (Ⅰ)  
2H2S+SO2=3S↓+2H2O  (Ⅱ) 
S+Na2SO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O   (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若液柱高度保持不变,则整个装置气密性良好.
(2)装置D的作用是防止倒吸,装置E中为NaOH溶液.
(3)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1.
(4)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择c.
a.蒸馏水                       b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液                d.饱和NaHCO3溶液
(5)已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清(或混浊消失).
(6)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质.利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:取少量产品溶于足量稀盐酸中,静置,取上层清液(或过滤后取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现白色沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32?+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列化合物只含有离子键的是(  )
A.KClB.Na2O2C.KOHD.H2O

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.下列各组元素按第一电离能增加顺序排列的是(  )
A.Na、Al、MgB.Be、B、LiC.Li、Na、KD.O、F、N

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

19.某同学帮助水质检测站配制480mL 0.5mol/LNaOH溶液以备使用.
(1)该同学应选择500mL的容量瓶.
(2)其操作步骤如乙图所示,则甲图操作应在乙图中的C(填选项字母)之间.

A.②与③B.①与②C.④与⑤
(3)该同学应称取NaOH固体10.0 g,用质量为23.1g的烧杯放在托盘天平上称取所需NaOH固体时,请在附表中选取所需的砝码大小cd(填字母),并在下图丙中选出能正确表示游码位置的选项C(填字母).
附表 砝码规格
abcde
砝码大小/g1005020105

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.如图,在实验室里,通常利用浓硫酸与乙醇混合加热制乙烯,加热一段时间后溶液中出现棕色、黑色现象.过一段时间后,发现硫酸酸化的高锰酸钾溶液褪色.甲同学认为酸性高锰酸钾溶液褪色,能证明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了;乙同学认为酸性高锰酸钾溶液褪色,不能证明乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了.
(1)写出实验室制乙烯的化学方程式CH3CH2OH$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{170℃}$CH2=CH2↑+H2O.
(2)你认为哪个同学的观点正确?乙(填“甲”或“乙”),理由是CD.
A.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,能证明乙烯发生了氧化反应
B.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,能证明乙烯发生了加成反应
C.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,不能证明通入的气体是纯净物
D.(Ⅱ)瓶中酸性高锰酸钾溶液褪色,只能证明通入气体一定具有还原性
(3)丙同学取(Ⅱ)瓶中少量溶液于试管里,加入盐酸和氯化钡溶液,产生白色沉淀,他认为乙烯中一定混有二氧化硫,你认为他的结论是否可靠?不可靠(填“可靠”或“不可靠”);理由是硫酸酸化的高锰酸钾溶液中本身就含有SO42-.若你认为不可靠,改进上述实验方案,证明乙烯中是否含有SO2的改进方法是将(Ⅱ)瓶中溶液换成品红溶液.
(4)丁同学对上述实验方案进行了适当改进,用于证明乙烯能否发生加成反应,他的改进方法是将(Ⅱ)瓶中溶液换成氢氧化钠溶液,将装置(Ⅲ)换成盛有溴的四氯化碳溶液的洗气瓶.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.化学反应A2+B2═2AB的能量变化如图所示,则下列说法不正确的是(  )
A.该反应是放热反应
B.断裂2 mol A-B 键需要吸收y kJ的能量
C.断裂1 mol A-A 键和1 mol B-B 键放出x kJ能量
D.1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义.

(1)已知:2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-113.0kJ•mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)═SO3(g)+NO(g)的△H=-41.8kJ•mol-1
(2)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是b.
a.体系压强保持不变              b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变       d.每消耗1mol SO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6,则平衡常数K=$\frac{8}{3}$.
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g).CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示.该反应△H<0(填“>”或“<”).实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是在1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加得不偿失.

查看答案和解析>>

同步练习册答案