Question

锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO₄，溶于混合有机溶剂中，Li^＋通过电解质迁移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂。 回答下列问题：

(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)

(2)电池正极反应式为__________________________。

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________。

(4)MnO₂可与KOH和KClO₃在高温下反应，生成K₂MnO₄，反应的化学方程式为____________________________________。K₂MnO₄在酸性溶液中歧化，生成KMnO₂和MnO₂的物质的量之比为________。

Answer 1

(1)b　a

(2)MnO₂＋e^－＋Li^＋===LiMnO₂

(3)否　电极Li是活泼金属，能与水反应

(4)3MnO₂＋KClO₃＋6KOH3K₂MnO₄＋KCl＋3H₂O　2∶1

[解析] (1)该电池工作时Li失去电子作负极、MnO₂得到电子作正极，故外电路的电流方向是由b极流向a极。(2)电池正极上MnO₂得到电子，其中＋4价的Mn元素变为＋3价，由此可以写出电池的正极反应式为MnO₂＋e^－＋Li^＋===LiMnO₂。(3)由于Li易与水反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。(4) 因锰元素价态升高，故KClO₃被还原为KCl，故可将方程式先写成：MnO₂＋KOH＋KClO₃―→K₂MnO₄＋KCl，依得失电子守恒得：3MnO₂＋KOH＋KClO₄―→3K₂MnO₄＋KCl，再根据质量守恒知KOH前应该配6，右侧还有“3H₂O”。K₂MnO₄(Mn为＋6价)在酸性溶液中歧化，生成KMnO₄(锰为＋7价)和MnO₂(锰为＋4价)。由氧化还原反应中得失电子守恒可知生成的KMnO₄和MnO₂的物质的量之比为2∶1。