Question

美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員最近發(fā)明一種“水“電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電．
（1）研究表明，電池的正極用二氧化錳納米棒為材料可提高發(fā)電效率，這是利用納米材料具有

 

特性，能與鈉離子充分接觸．
（2）海水中的“水“電池總反應(yīng)可表示為5MnO₂+2Ag+2NaCl=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl
該電池負(fù)極反應(yīng)式為

 

；當(dāng)生成1mol Na₂Mn₅O₁₀時(shí)轉(zhuǎn)移

 

mol電子．
（3）工業(yè)上二氧化錳納米材料可用軟錳礦制�。�某研究小組為測(cè)定某軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，向1.20g軟錳礦樣品中加入2.68g Na₂C₂O₄，再加入稀硫酸酸化（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），充分反應(yīng)后冷卻、過(guò)濾，將所得濾液轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中定容，從中取出25.00mL置于錐形瓶中，用0.02mol?L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)?shù)稳?0.00mL時(shí)恰好完全反應(yīng)．計(jì)算該軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（提示：有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題,電化學(xué)專題

分析：（1）納米材料具有較強(qiáng)的吸附性能，能加大吸附面積；
（2）原電池的負(fù)極上發(fā)生的是失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合電子轉(zhuǎn)移來(lái)計(jì)算；
（3）根據(jù)反應(yīng)：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到關(guān)系式：5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-，代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算即可．

解答： 解：（1）納米材料具有較強(qiáng)的吸附性能，能加大吸附面積，該電池用二氧化錳納米棒為正極材料可提高發(fā)電效率，故答案為：較強(qiáng)吸附能力（或較大表面積）；
（2）根據(jù)電池的總反應(yīng)：5MnO₂+2Ag+2NaCL=Na₂Mn₅O₁₀+2AgCl，失電子的是金屬銀，而原電池的負(fù)極上發(fā)生的是失電子的氧化反應(yīng)，所以負(fù)極反應(yīng)是Ag+Cl^--e^-=AgCl↓，生成1mol Na₂Mn₅O₁₀時(shí)消耗金屬銀2mol，轉(zhuǎn)移電子2mol，故答案為：Ag+Cl^--e^-=AgCl↓；2；
（3）根據(jù)反應(yīng)：MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O，2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到關(guān)系式：5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-，設(shè)二氧化錳的物質(zhì)的量式n，則
5MnO₂--5C₂O₄^2---2MnO₄^-
5                 2
n                 10×0.02mol?L^-1×0.02L
即

5

n

=

2

10×0.02mol?L-1×0.02L

，解得n=0.01mol，所以二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.01mol×87g/mol

1.2g

×100%=72.5%，
答：該軟錳礦中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.5%．

點(diǎn)評(píng)：本題是要綜合知識(shí)考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．