Question

6．（1）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1所示，其中电解质LiCIO₄．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b极流向a极．（填字母）
②电池正极反应式为MnO₂+e?+Li⁺═LiMnO₂．
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？否（填“是”或“否”），原因是_电极Li是活泼金属，能与水反应．
（2）在2L密闭容器中，800℃时反应2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
N（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①如图2中表示NO₂的变化的曲线是b．用O₂表示从0～2s内该反应的平均速率v=0.0015mol•L^-1•S^-1．
②为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是c．
a、及时分离出NO₂气体       b、适当升高温度
c、增大O₂的浓度           d、选择高效的催化剂．

Answer 1

分析 （1）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该题；
（1）①根据表格知，随着反应的进行，一氧化氮的物质的量减小，则平衡向正反应方向移动，二氧化氮的物质的量逐渐增大，根据一氧化氮和二氧化氮之间转化关系式计算平衡时二氧化氮的物质的量，从而确定曲线；
先计算一氧化氮的反应速率，再根据同一化学反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算氧气的反应速率；
②增大反应速率需增大反应物的浓度、升高温度、使用催化剂等，增大反应物的浓度等可以使平衡向正反应方向移动．

解答 解：（1）①原电池工作时，Li为负极，MnO₂为正极，电流从正极流向负极，所以外电路的电流方向是由b极流向a极，故答案为：b、a；
②MnO₂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因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，
故答案为：否；电极Li是活泼金属，能与水反应；
（2）①根据表格知，随着反应的进行，一氧化氮的物质的量减小，则平衡向正反应方向移动，二氧化氮的物质的量逐渐增大，当反应达到平衡状态时，参加反应的n（NO）=（0.020-0.007）mol=0.013mol，根据二氧化氮和一氧化氮的关系式知，平衡状态时生成n（NO₂）等于参加反应的n（NO），所以为0.013mol，c（NO₂）=$\frac{0.013mol}{2L}$=0.0065mol/L，所以代表二氧化氮的曲线为b；
0～2s时，v（NO）=$\frac{\frac{（0.020-0.008）mol}{2L}}{2s}$=0.003mol/（L．s），同一化学反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以v（O₂）=$\frac{1}{2}$v（NO）=0.0015mol•L^-1•S^-1；
故答案为：b；0.0015mol•L^-1•S^-1；
②增大反应速率需增大反应物的浓度、升高温度、使用催化剂等，增大反应物的浓度等可以使平衡向正反应方向移动，所以为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，需要增大氧气的浓度；
故答案为：c．

点评 本题考查电化学知识、反应速率的计算、化学平衡移动及其影响因素等，题目难度适中，能很好地考查学生的分析能力、计算能力以及电化学知识的综合理解和运用，题目难度中等．