Question

锰及其化合物应用越来越广泛，MnO₂是一种重要的无机功能材料，制备Mn0₂的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnS0₄溶液，阳极的电极反应式为

 

．现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnS0₄溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为

 

，当蓄电池中有4mol H⁺被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为

 

，MnO₂的理论产量为

 

g．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：II中阳极上Mn²⁺放电发生氧化反应而生成MnO₂；原电池I中，Pb失电子作负极、Pb0₂作正极，Pb失电子作负极、Pb0₂得电子都和硫酸根离子反应生成硫酸铅；根据氢离子和转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量，根据转移电子相等计算二氧化锰的质量．

解答： 解：II中阳极上Mn²⁺放电发生氧化反应而生成MnO₂，同时生成氢离子，电极反应式为Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
原电池I中，Pb失电子作负极、Pb0₂作正极，Pb失电子作负极、Pb0₂得电子都和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电池反应式为Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；
设：当消耗4mol氢离子时转移电子的物质的量为x，
Pb+Pb0₂+4H⁺+S0₄^2-=2PbSO₄+2H₂0转移电子
        4mol                  2mol
        4mol                  x
4mol：2mol=4mol：x
x=

4mol×2mol

4mol

=2mol，
串联电路中转移电子相等，当转移2mol电子时生成二氧化锰的质量为y，
Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
    2mol     87g
    2mol     y
2mol：87g=2mol：y
y=

87g×2mol

2mol

=87g
故答案为：Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；2 mol；87．

点评：本题考查原电池和电解池原理，侧重考查电极反应式的书写、方程式的计算，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，知道串联电路中转移电子特点，题目难度不大．