Question

19．錳及其化合物應(yīng)用越來越廣泛，MnO₂是一種重要的無機(jī)功能材料，制備MnO₂的方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO₄溶液，陽極的電極反應(yīng)式為Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺．
現(xiàn)以鉛蓄電池為電源電解酸化的MnS0₄溶液，如圖所示，鉛蓄電池的總反應(yīng)方程式為Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0，當(dāng)蓄電池中有4mol H⁺被消耗時(shí)，則電路中通過的電子的物質(zhì)的量為2mol，MnO₂的理論產(chǎn)量為87g．
CaSO₄是一種微溶物質(zhì)，已知K_sp（CaSO₄）=9.10×10^-6．現(xiàn)將c mol•L^-1 CaCl₂溶液與2.00×10^-2 mol•L^-1 Na₂SO₄溶液等體積混合生成沉淀，則c的最小值是1.82×10^-3（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 II中陽極上Mn²⁺放電發(fā)生氧化反應(yīng)而生成MnO₂；原電池I中，Pb失電子作負(fù)極、Pb0₂作正極，Pb失電子作負(fù)極、Pb0₂得電子都和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛；根據(jù)氫離子和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算二氧化錳的質(zhì)量；依據(jù)沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)分析計(jì)算．

解答 解：II中陽極上Mn²⁺放電發(fā)生氧化反應(yīng)而生成MnO₂，同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)式為Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
原電池I中，Pb失電子作負(fù)極、Pb0₂作正極，Pb失電子作負(fù)極、Pb0₂得電子都和硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鉛，電池反應(yīng)式為Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；
設(shè)：當(dāng)消耗4mol氫離子時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為x，
Pb+Pb0₂+4H⁺+S0₄^2-=2PbSO₄+2H₂0轉(zhuǎn)移電子
        4mol                  2mol
        4mol                  x
4mol：2mol=4mol：x
x=$\frac{4mol×2mol}{4mol}$=2mol，
串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)生成二氧化錳的質(zhì)量為y，
Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；
    2mol     87g
    2mol     y
2mol：87g=2mol：y
y=$\frac{87g×2mol}{2mol}$=87g
現(xiàn)將c mol•L^-1CaCl₂溶液與2.00×10^-2 mol•L^-1 Na₂SO₄溶液等體積混合生成沉淀，溶液中c（Ca²⁺）=$\frac{c}{2}$mol/L，c（SO₄^2-）=1.00×10^-2mol/L，CaSO₄是一種微溶物質(zhì)，已知K_SP（CaSO₄）=c（Ca²⁺）c（SO₄^2-）=$\frac{c}{2}$mol/L×1.00×10^-2mol/L=9.10×10^-6，c=1.82×10^-3mol/L；
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂0=MnO₂+4H⁺；Pb+Pb0₂+2H₂S0₄=2PbSO₄+2H₂0；2 mol；87；1.82×10^-3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池和電解池原理以及溶度積的計(jì)算，側(cè)重考查電極反應(yīng)式的書寫、方程式的計(jì)算，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，知道串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子特點(diǎn)，題目難度不大．