Question

我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn₂O₄)为电极材料，研制出一种水系锌离子电池。该电池的总反应方程式：ZnMn₂O₄xZn + Zn_1−xMn₂O₄(0<x<1)。下列说法正确的是

A．充电时，Zn²⁺向ZnMn₂O₄电极迁移

B．充电时，阳极反应：ZnMn₂O₄ −2xe⁻Zn_1−xMn₂O₄+xZn²⁺

C．放电时，每转移1 mol e⁻，ZnMn₂O₄电极质量增加65 g

D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化

Answer

B

【解析】本题考查了原电池与电解池知识。由总反应式可知，放电时，为原电池反应，Zn化合价升高，被氧化，电极反应式为xZn−2xe−xZn2+，Zn1−xMn2O4被还原，为原电池正极反应，电极反应式为Zn1−xMn2O4+ xZn2++2xe−ZnMn2O4，充电时是电解池，阴极反应和原电池负极相反，发生还原反应，阳极反应与原电池的正极反应相反，发生氧化反应；充电时是电解池，在电解池中阳离子移向阴极，Zn2+向Zn电极迁移，故A错；充电时是电解池，阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以阳极反应：ZnMn2O4−2xe−Zn1−xMn2O4+xZn2+，故B正确；放电时，为原电池反应，由电极反应式为Zn1−xMn2O4+ xZn2++2xe−ZnMn2O4可知，当转移2 mol电子时，ZnMn2O4电极质量增加65 g，所以放电时，每转移1 mol e−，ZnMn2O4电极质量增加32.5 g，故C错；充放电过程中，Zn元素和Mn元素的化合价都发生变化，故D错。