Question

8．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池．该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄，溶于混合有机溶剂中，Li⁺通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂． 回答下列问题：
（1）外电路的电流方向是由b极流向a极．（填字母）
（2）电池正极反应式为MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂．
（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？否（填“是”或“否”），原因是电极Li是活泼金属，能与水反应．
（4）MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄，反应的化学方程式为3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．

Answer 1

分析 形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极方程式为Li-e^-=Li⁺，MnO₂为正极，被还原，电极方程式为MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，结合电极方程式以及元素化合价的变化解答该题．

解答 解：（1）Li为负极，MnO₂为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故答案为：b；a；
（2）MnO₂为正极，被还原，电极方程式为MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，故答案为：MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
（3）因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故答案为：否；电极Li是活泼金属，能与水反应；
（4）二氧化锰与KOH和KClO₃在高温下反应，生成锰酸钾（K₂MnO₄）和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素由+4价升高为+6，Cl元素化合价由+5降低为-1，根据化合价升降相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3：1，再根据原子守恒配平方程式为：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
故答案为：3MnO₂+6KOH+KClO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O．

点评 本题侧重于电化学知识以及氧化还原反应的全面考查，题目难度适中，能很好地考查学生的分析能力、计算能力以及电化学知识的综合理解和运用，难度中等．