Question

科學家利用淡水與海水之間含鹽量的差別發(fā)明了一種新型電池-水電池．
（1）用二氧化錳納米棒作電池正極可提高發(fā)電效率，這是利用納米材料的

 

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

 

．水電池工作時，Na⁺不斷向

 

極方向移動．
（3）水電池生成1mol Na₂Mn₅O₁₀轉移電子的物質的量為

 

．
（4）某溫度下，Fe（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．請據如圖分析：
①該溫度下，溶度積常數的關系為：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FeCl₃溶液，振蕩后，白色沉淀會全部轉化為紅褐色沉淀，原因是

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

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）根據電子守恒結合電極反應式進行計算；
（4）①根據Ksp的意義以及沉淀的轉化知識來判斷生成的沉淀是什么；
②根據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：較強吸附能力或較大的表面積；
（2）根據電池的總反應：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↓，在原電池中，陽離子移向正極，所以鈉離子移向正極，故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；正；
（3）根據電池反應：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，化合價升高值=化合價降低值=2=轉移電子數，生成1molNa₂Mn₅O₁₀轉移電子的物質的量為2mol，
故答案為：2mol；
（4）①根據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，
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，注意原電池的工作原理以及原理的靈活應用是關鍵，難度較大．