Question

15．鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池．該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO₄溶于混合有機(jī)溶劑中，Li⁺ 通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO₂晶格中，
生成LiMnO₂．回答下列問(wèn)題：
（1）a電極為負(fù)極（填“正”或“負(fù)”）．
（2）電池正極反應(yīng)式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂．
（3）是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶否（填“是”或“否”），原因是電極Li是活潑金屬，能與水反應(yīng)．
（4）MnO₂與雙氧水混合化學(xué)方程式為2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；MnO₂的作用是作催化劑．
（5）MnO₂可與KOH和KClO₃在高溫條件下反應(yīng)，生成K₂MnO₄，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O，K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂的物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 形成原電池反應(yīng)時(shí)，Li為負(fù)極，被氧化，電極方程式為L(zhǎng)i-e^-=Li⁺，MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，結(jié)合電極方程式以及元素化合價(jià)的變化解答該題．

解答 解：（1）Li為負(fù)極，MnO₂為正極，原電池工作時(shí)，外電路的電流方向從正極到負(fù)極，即從b極流向a極，故答案為：負(fù)；
（2）MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，故答案為：MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
（3）因負(fù)極材料為L(zhǎng)i，可與水反應(yīng)，則不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑，故答案為：否；電極Li是活潑金屬，能與水反應(yīng)；
（4）MnO₂與雙氧水混合，二氧化錳催化雙氧水分解生成水，故答案為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；作催化劑；
（5）二氧化錳與KOH和KClO₃在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀（K₂MnO₄）和KCl，反應(yīng)中化合價(jià)變化的元素為Mn、Cl，Mn元素由+4價(jià)升高為+6，Cl元素化合價(jià)由+5降低為-1，根據(jù)化合價(jià)升降相等，則二氧化錳與氯酸鉀的物質(zhì)的量之比為3：1，再根據(jù)原子守恒配平方程式為：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；
K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄和MnO₂，反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)分別由+6價(jià)升高到7價(jià)、降低到+4價(jià)，由氧化還原反應(yīng)氧化劑和還原劑之間得失電子數(shù)目相等可知，生成KMnO₄和MnO₂的物質(zhì)的量之比為2：1；
故答案為：3MnO₂+6KOH+KClO₃ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3K₂MnO₄+KCl+3H₂O；2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題側(cè)重于電化學(xué)知識(shí)以及氧化還原反應(yīng)的全面考查，題目難度適中，能很好地考查學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力以及電化學(xué)知識(shí)的綜合理解和運(yùn)用，難度中等．