MnO2是一种重要的无机功能材料.也是中学实验室常用试剂．(Ⅰ)碱性镁锰干电池是新开发的一种干电池.比普通锌锰干电池具有更加优越的性能.具有较大应用前景.其工作时总反应为:Mg+2MnO2+H2O=Mg(OH)2+Mn2O3,则工作时.正极发生还原反应.写出负极的电极反应式:Mg+2OH--2e-=Mg(OH)2．(Ⅱ)图中a.b.c.d表示止水夹.请� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．MnO₂是一种重要的无机功能材料，也是中学实验室常用试剂．
（Ⅰ）碱性镁锰干电池是新开发的一种干电池，比普通锌锰干电池具有更加优越的性能，具有较大应用前景，其工作时总反应为：Mg+2MnO₂+H₂O=Mg（OH）₂+Mn₂O₃；则工作时，正极发生还原反应（填反应类型），写出负极的电极反应式：Mg+2OH^--2e^-=Mg（OH）₂．
（Ⅱ）图中a、b、c、d表示止水夹，请按要求回答下列问题：

（1）用浓盐酸和MnO₂加热反应制取氯气时，需选用上述装置（填字母，除杂和干燥装置略）A和C；还需补充装置E，请在答卷上画出装置简图，并标注其所盛药品的名称．
（2）若用此套装置比较Cl^-和Br^-还原性强弱，需在装置C中盛装的溶液是溴化钾（或溴化钠）溶液
（3）欲用D装置验证收集于试管甲中的Cl₂与NaOH溶液（滴有酚酞）的反应，其操作步骤为：①关闭止水夹b、d，②打开止水夹C，③然后双手紧握（或微热）试管甲使试管中气体逸出（写具体操作），观察到的现象有烧杯中有气泡冒出，随后水倒流至试管甲中，甲中溶液逐渐褪色．
（4）MnO₂也可用于制取高锰酸钾．MnO₂与过量KOH和KClO₃固体在高温下反应，生成K₂MnO₄．请配平下列化学方程式：
3MnO₂+6KOH+1KClO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄1+KCl+3H₂O．
电解K₂MnO₄制KMnO₄，总反应方程式为：
2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑．若电解K₂MnO₄溶液时，维持电流强度为5.0A，电解20min，理论上可生成KMnO₄9.8g．
（己知：Q=It，F=96500C/mol．答案保留两位有效数字）

分析（I）正极是MnO₂得到电子发生还原反应生成Mn₂O₃，负极镁失电子生成的镁离子和氢氧根结合生成氢氧化镁沉淀；
（II）（1）制备气体需要发生装置和收集装置，尾气处理装置，依据制备气体用的原料的状态和反应条件选择合适的发生装置；氯气有毒，不能直接排放到空气中，能够与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收氯气；
（2）依据氧化还原反应规律：氧化性强的制取氧化性弱的物质选择合适的试剂；
（3）氯气与氢氧化钠反应气体的压强减小，小于外界大气压，烧杯中的溶液会倒流于试管甲，氯气与氢氧化钠反应，而且生成的次氯酸钠具有漂白性；
（4）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，得失电子相等，即化合价升降相等，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；结合Q=It，F=96500C/mol，计算电子转移物质的量，依据化学方程式电量关系计算得到高锰酸钾物质的量，得到质量．

解答解：（I）正极是MnO₂得到电子发生还原反应生成Mn₂O₃，负极镁失电子生成的镁离子和氢氧根结合生成氢氧化镁沉淀，Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂，
故答案为：还原；Mg+2OH^--2e^-=Mg（OH）₂；
（II）（1）制备气体需要发生装置和收集装置，尾气处理装置，实验室用固体二氧化锰与液体浓盐酸，在加热条件下制备氯气，所以应选择发生装置A；
氯气有毒，不能直接排放到空气中，能够与氢氧化钠溶液反应，可以用氢氧化钠溶液吸收氯气，装置图为：
；
故答案为：A；；
（2）比较Cl^-和Br^-还原性强弱，需在装置C中盛装的溶液溴化钾（或溴化钠）溶液，若氯气氧化性强于溴，则能够置换溴单质；
故答案为：溴化钾（或溴化钠）溶液；
（3）若氯气与氢氧化钠反应气体的压强减小，小于外界大气压，烧杯中的溶液会倒流于试管甲，所以先关闭止水夹b、d，再打开止水夹 c，双手紧握（或微热）试管，使试管中气体逸出，Cl₂与NaOH溶液接触后液体倒流，使烧杯中的液体进入试管甲，Cl₂与NaOH反应生成NaCl和次氯酸钠，溶液碱性减弱，而且次氯酸钠具有漂白性，所以甲中溶液逐渐褪色；
故答案为：双手紧握（或微热）试管甲使试管中气体逸出；烧杯中有气泡冒出，随后水倒流至试管甲中，甲中溶液逐渐褪色；
（4）由软锰矿与过量固体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，根据得失电子相等，即化合价升降相等，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+KClO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
已知电解总反应方程式为：2K₂MnO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KMnO₄+2KOH+H₂↑，若电解K₂MnO₄溶液时，维持电流强度为5.0A，电解20min，通过电量为Q=It=5.0A×20×60s=6000C，F=96500C/mol，电子物质的量=$\frac{6000C}{96500C/mol}$=0.062mol，化学方程式计算可知电子转移2mol生成2molKMnO₄，则电子转移0.062mol生成KMnO₄物质的量也为0.062mol，质量=0.062mol×158g/mol≈9.8g，理论上可生成KMnO₄ 质量为9.8g，
故答案为：3，6，1，3，1，3；9.8．

点评本题考查了原电池原理的应用、气体的制备和性质的检验，熟悉氯气的备原理和性质是解题关键，侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案

已知：FeTiO₃与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO₃+4H⁺+4Cl^-═Fe²⁺+TiOCl₄^2-+2H₂O
（1）化合物FeTiO₃中铁元素的化合价是+2．
（2）滤渣A的成分是SiO₂．
（3）滤液B中TiOCl₄^2-和水反应转化生成TiO₂的离子方程式是TiOCl₄^2-+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂↓+2H⁺+4Cl^-．
（4）反应②中固体TiO₂转化成（NH₄）₂Ti₅O₁₅溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示．反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解．
（5）反应③的化学方程式是（NH₄）₂Ti₅O₁₅+2 LiOH=Li₂Ti₅O₁₅↓+2NH₃•H₂O（或2NH₃+2H₂O）．
（6）由滤液D制备LiFePO₄的过程中，所需17%双氧水与H₂C₂O₄的质量比是$\frac{20}{9}$．
（7）若采用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）和磷酸亚铁锂（LiFePO₄）作电极组成电池，其工作原理为：Li₄Ti₅O₁₂+3LiFePO₄ $?_{放电}^{充电}$Li₇Ti₅O₁₂+3FePO₄该电池充电时阳极反应式是：LiFePO₄-e^-=FePO₄+Li⁺．

11．下列关于物质检验的说法正确的是（　　）

	A．	加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，再加稀硝酸，沉淀不消失，则原溶液中一定有SO₄^2-
	B．	加入烧碱溶液后加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中一定有NH₄⁺
	C．	加入盐酸，放出能使澄清的石灰水变浑浊的无色的气体，则原溶液中一定含有CO₃^2-
	D．	加入AgNO₃溶液，有白色沉淀生成，在原溶液中一定含有Cl^-

8．下列平衡常数中，其中是表示水的离子积常数的是（　　）

5．a，b，c，d，e五种无色气体，进行如下实验：
实验步聚　                 实验现象
①a，b相混合　              气体变成棕色    　
②c，d相混合　              产生白烟
③c，e分别通入少量溴水中　溴水均成无色透明溶液
④b，e分别通入氢硫酸中　    都产生淡黄色的沉淀．
则a，b，c，d，e可能依次是（　　）

	A．	O₂，NO，HCl，NH₃，CO₂		B．	O₂，NO，NH₃，HCl，SO₂
	C．	NO，O₂，NH₃，HCl，SO₂		D．	HBr，Cl₂，NH₃，H₂S，C₂H₄

15．下列事实能说明醋酸是弱电解质的是（　　）
①醋酸与水以任意比例互溶　②醋酸溶液能导电　③醋酸溶液中存在醋酸分子　④0.1mol•L^-1醋酸的pH比盐酸pH大　⑤在漂白剂溶液中滴加醋酸能增强漂白效果　⑥0.1mol•L^-1醋酸溶液的pH=2 ⑦大小相同的锌粒与相同物质的量浓度的盐酸和醋酸反应，醋酸产生氢气速率慢　⑧CH₃COOK溶液能使酚酞试液变红色．

2．化学与生活密切相关，下列说法不正确的是（　　）

	A．	碘是人体必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物
	B．	用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果发生了加成反应
	C．	食品脱氧剂（含铁粉、氯化钠、炭粉等）的脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同
	D．	加入足量氢氧化钠溶液共热，能区别地沟油（加工过的餐饮废弃油）与矿物油（汽油、煤油、柴油等）

20．C₂O₃是一种无色无味的气体，还原性比CO稍弱，是金星大气的主要成分之一．科学家测得一容器储存的气体中碳、氧元素的质量分数分别为33.33%、66.67%，则推测该气体的组成合理的是（　　）

	A．	一定含有CO，可能含有CO₂和O₂		B．	可能含有CO，一定含有CO₂和O₂
	C．	一定含有C₂O₃，可能含有CO₂和O₂		D．	可能只含有C₂O₃

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