Question

科学家利用淡水与海水之间含盐量的差别发明了一种新型电池——水电池。

（1）用二氧化锰纳米棒作电池正极可提高发电效率，这是利用纳米材料的　　   　　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　　　　　　　　　　　　。水电池工作时，Na^＋不断向       极方向移动。

（3）水电池生成1 mol Na₂Mn₅O₁₀转移电子的物质的量为    。

（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的关系如右图。请据右图分析：

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FeCl₃溶液，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是                                                               。

 

Answer 1

【答案】

（1）较强的吸附能力或较大的表面积  （2分）

（2）Ag + Cl^－－e^－＝AgCl （3分，2倍计量数、加“↓”不扣分，产物写Ag⁺不给分） 正（2分）

（3）2 mol（3分，单位错漏扣1分）  （4）① ＜ （2分）

②Mg（OH）₂浊液中存在沉淀溶解平衡（1分），Mg（OH）₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH^－（aq），滴入足量的FeCl₃溶液，c（Fe³⁺）×c³（OH^―）＞K_SP[Fe（OH）₃],Fe³⁺与OH^－生成更难溶的Fe（OH）₃（1分），使Mg（OH）₂浊液沉淀溶解平衡向右移动（1分），Mg（OH）₂ 浊液转化为Fe（OH）₃沉淀（1分）。（注意要点，合理即给分）

【解析】

试题分析：（1）由于纳米材料的表面积大，具有很强的吸附能力，所以使之能与钠离子充分接触而提高发电效率。

（2）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据总反应式5MnO₂＋2Ag＋2NaCl＝Na₂Mn₅O₁₀＋2AgCl可知，Mn元素的化合价从＋4价降低到＋3.6价，得到电子做氧化剂。Ag元素的化合价从0价升高到＋1价失去电子做还原剂。所以银是负极，电极反应式为Ag + Cl^－－e^－＝AgCl。水电池工作时，阳离子Na^＋不断向正极方向移动。

（3）Mn元素的化合价从＋4价降低到＋3.6价，所以水电池生成1 mol Na₂Mn₅O₁₀转移电子的物质的量为1mol×5×（4－3.6）＝2mol。

（4）①根据图像可知，在金属阳离子的物质的量浓度相同的情况下，氢氧化铁对应的pH小于氢氧化镁对应的pH值，所以氢氧化铁的溶度积常数小于氢氧化镁的溶度积常数。

②由于Mg（OH）₂浊液中存在沉淀溶解平衡Mg（OH）₂（s）Mg²⁺（aq）+2OH^－（aq），滴入足量的FeCl₃溶液，当溶液中c（Fe³⁺）×c³（OH^―）＞K_SP[Fe（OH）₃]时,Fe³⁺与OH^－生成更难溶的Fe（OH）₃，使Mg（OH）₂浊液的沉淀溶解平衡向右移动，从而使Mg（OH）₂ 浊液全部转化为Fe（OH）₃沉淀。

考点：考查纳米材料的性质、电化学原理的应用与判断以及溶度积常数的有关判断与应用