题目内容

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:KSP[Fe(OH)3]    KSP[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                                                              

(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)>KSP[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)>KSP[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

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