Question

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1mol 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的关系如图．请据如图分析：
①该温度下，溶度积常数的关系为：K_SP[Fe（OH）₃]

 

K_SP[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

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积；
（2）原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应；
（3）根据电子守恒结合电极反应式进行计算；
（4）①根据Ksp的意义以及沉淀的转化知识来判断生成的沉淀是什么；
②根据沉淀溶解平衡移动的影响因素知识来回答判断．

解答： 解：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积，该电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，故答案为：较强吸附能力或较大的表面积；
（2）根据电池的总反应：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O¹⁰+2AgCl，失电子的是金属银，而原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应，所以负极反应是Ag+Cl^--e^-=AgCl↓，在原电池中，阳离子移向正极，所以钠离子移向正极，故答案为：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；正；
（3）根据电池反应：5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，化合价升高值=化合价降低值=2=转移电子数，生成1molNa₂Mn₅O₁₀转移电子的物质的量为2mol，
故答案为：2mol；
（4）①根据图象上的点可以知道，当阳离子铁离子、镁离子浓度相等时，对应的氢离子浓度的大小关系，结合Ksp（氢氧化铁）=c（Fe³⁺）?c（OH^-）³，Ksp（氢氧化镁）=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，所以K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，故答案为：＜；
②根据①的分析，K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，由于K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，所以当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀．

点评：本题是要综合知识考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，注意原电池的工作原理以及原理的灵活应用是关键，难度较大．