题目内容

5.我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料,研制出一种水系锌离子电池.该电池的总反应方程式:xZn+Zn1-xMn2O4$?_{放电}^{充电}$ZnMn2O4(0<x<1).下列说法正确的是(  )
A.充电时,Zn2+向ZnMn2O4电极迁移
B.充电时,阳极反应:ZnMn2O4-2xe-═Zn1-xMn2O4+xZn2+
C.放电时,每转移1mol e-,ZnMn2O4电极质量增加65g
D.充放电过程中,只有Zn元素的化合价发生变化

分析 根据电池的电池反应式为:xZn+Zn1-xMn2O4$?_{放电}^{充电}$ZnMn2O4(0<x<1),可知,放电时,Zn的化合价升高,被氧化,为原电池的负极,负极的电极反应式:Zn-2e-=Zn2+;正极反应为:Zn1-xMn2O4+xZn2++2xe-═ZnMn2O4,充电时阴阳极反应与负极、正极反应刚好相反,充电时,电解池阳离子向阴极移动,据此分析解答.

解答 解:A、充电时,阳离子向阴极移动,而可充可放电池中,阴极是原电池的负极,所以Zn2+向锌迁移,故A错误;
B、充电时阳极发生氧化反应,与正极反应刚好相反,所以阳极的电极反应为:ZnMn2O4-2xe-═Zn1-xMn2O4+xZn2+,故B正确;
C、放电时,正极反应为:Zn1-xMn2O4+xZn2++2xe-═ZnMn2O4,所以每转移1mol e-,ZnMn2O4电极质量增加0.5mol×65g/mol=32.5g,故C错误;
D、充放电过程中锰元素的化合价也变化,所以充放电过程中锌与锰的化合价变化,故D错误;
故选B.

点评 本题考查了原电池和电解池原理,根据元素化合价变化确定各个电极上发生的反应,难点是电极反应式的书写,题目难度中等

练习册系列答案
相关题目
20.电镀、制革等行业排放的含铬废水和污泥是重要的环境污染源.请回答下面问题:
(1)已知加酸可以使CrO42-转化为Cr2O72-:2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
①升高温度,溶液中CrO42-的平衡转化率减小,则该反应的△H<0(填“>”、“<”或“=”).若要加快反应速率且提高CrO42-的转化率可采用的措施为b.
a.用合适的催化剂       b.增加溶液的酸性      c.降低温度             d.加入碳酸钠溶液
②若常温下pH=1的溶液中Cr2O72-浓度为a mol•L-1,Cr2O72-浓度是CrO42-浓度的10倍,该反应的平衡常数K=$\frac{1{0}^{4}}{a}$(用含a的代数式表示).
(2)如图是某工厂对污泥中铬元素的回收与再利用的工艺流程图(其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+):

部分阳离子常温下以氢氧化物形式沉淀完全时溶液的pH为:Fe3+:3.2;  Mg2+:11.1;Al3+:8; Cr3+:5.
①H2O2的作用是将+3价Cr氧化成+6价Cr.
②钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR→MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂可除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是Ca2+、Mg2+
(3)某工厂的酸性废水中含Cr2O72-会造成铬污染,排放前先将Cr2O72-还原成Cr3+,并转化成Cr(OH)3除去,工厂采用的方法是向废水中加入少量NaCl,分别以铁和石墨为电极进行电解,溶液的pH不断升高,溶液由酸性转变为碱性. 在此处理过程中,铁电极连接电源的正极(填“正极”、“负极”),Cr2O72-转化为毒性较低的Cr3+的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O.在阴极区有Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀生成.电解后的溶液中c(Cr3+)为3×10-5mol•L-1,则溶液中c(Fe3+)为2×10-12mol•L-1.(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31
15.用硝酸氧化淀粉水解的产物(C6H12O6)可以制备草酸,装置如图1所示(加热、搅拌和仪器固定装置均己略去).

实验过程如下:
①将1:1的淀粉水乳液与少许硫酸(98%)加入烧杯中,水浴加热至85℃~90℃,保持30 min,得到淀粉水解液,然后逐渐将温度降至60℃左右;
②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中;
③控制反应液温度在55~60℃条件下,边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸(65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2:1.5)溶液;
④反应3h左右,冷却,减压过滤后得草酸晶体粗品,再重结晶得草酸晶体.
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应:
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
请回答下列问题:
(1)实验①加入少许98%硫酸的目的是:催化剂的作用.
(2)冷凝水的进口是a(填a或b);实验中若混酸滴加过快,将导致草酸产量下降,其原因是温度过高,硝酸浓度过大,导致C6H12O6、H2C2O4进一步被氧化.
(3)装置B的作用是防止倒吸,为使尾气被充分吸收,C中的试剂是氢氧化钠溶液.
(4)重结晶时,将草酸晶体粗品经I加热溶解、Ⅱ趁热过滤、Ⅲ冷却结晶、Ⅳ过滤洗涤、Ⅴ干燥等实验步骤,得到较纯净的草酸晶体.该过程中可将粗品中溶解度较大的杂质在Ⅳ(填上述实验步骤序号)时除去;而粗品中溶解度较小的杂质最后留在滤纸上(填“滤纸上”或“滤液中”).
(5)将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重,得到二水合草酸.称取一定量该样品加适量水完全溶解,用KMnO4标准液滴定,反应的离子方程式为2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O.    滴定前后滴定管中的液面读数如图2所示,则消耗KMnO4溶液的体积为16.00mL.
(6)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠溶液(NaHC2O4)显酸性.常温下,向10mL0.01mol•L-1IH2C2O4溶液中加入10mL0.01mol•L-1NaOH溶液时,溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-).

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网