题目内容
【题目】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______极流向______极。(填字母)
(2)电池正极反应式为 _____________________。
(3)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为 _________________。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为__________。
(4)电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为__________________,阴极产生的物质A的化学式为____________。
【答案】b a MnO2+e-+Li+=LiMnO2 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O 2∶1 2H2O-4e-+4CO32-=4HCO3-+O2 H2
【解析】
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。
(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)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+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O;
K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2,反应中Mn元素化合价分别由+6价升高到7价、降低到+4价,由氧化还原反应氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等可知,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1,故答案为:3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O;2∶1;
(4)由图可知,阳极反应为4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑,阴极上氢离子得到电子生成氢气,则阴极产生的物质A的化学式为H2,故答案为:4CO32-+2H2O-4e-═4HCO3-+O2↑;H2。
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