题目内容
【题目】1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池,如今干电池已经发展成为一个庞大的家族,种类达100多种。应用广泛的是Zn—MnO2干电池,其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。电池工作一段时间后,电池内存在7种物质:NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O。请回答下列问题
(1)该电池的负极材料是__;电池工作时,电子流向__(填“正极”或“负极”,下同);放电时NH4+向___移动。
(2)该氧化还原反应的化学方程式为__,发生还原反应的物质是__,被氧化的元素是__。若有17.4g氧化剂参与反应,则电子转移数目为__NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)普通锌锰电池的缺点是电量小、放电电流弱。为增大放电电流,可把负极锌片改为锌粉,其理由是___。
(4)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是__。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的__(填序号)。
a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O
【答案】Zn(或锌) 正极 正极 Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+H2O+2NH3↑ MnO2 Zn 0.2 使反应面积增大,提高放电效率 锌与置换出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
【解析】
电池负极是活泼金属发生氧化反应,电子由电池负极流向正极,溶液中阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,根据电极反应进行相关的计算,据此解答。
(1)电池负极是活泼金属发生氧化反应,所以负极材料是锌;电子由负极流向正极;放电时阳离子向正极移动。
答案为:锌;正极;正极。
(2)锌失去电子,发生氧化反应生成锌离子,而二氧化锰得电子,发生还原反应生成三氧化二锰,根据得失电子守恒配平得:2MnO2+2NH4Cl+Zn=NH3↑+Mn2O3+ZnCl2+H2O,二氧化锰中的锰由+4价变成+3价,发生还原反应作氧化剂,17.4g MnO2的物质的量= =0.2mol,而锰由+4价变成+3价,1mol MnO2转移1mol电子,则0.2mol MnO2转移0.2mol电子。
答案为:2MnO2+2NH4Cl+Zn=NH3↑+Mn2O3+ZnCl2+H2O;MnO2;Zn;0.2;
(3)锌片改为锌粉,固体表面积增大,反应速率增大。
答案为:使反应面积增大,提高放电效率。
(4)电化学腐蚀比化学腐蚀更快,锌与置换出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂时既能除去杂质又不能引进新的杂质离子,题中a项和d项会与溶液中的Zn2+反应,c项会引入新杂质Fe2+,所以选b项。
答案为:锌与置换出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀;b。