Question

（8分）（1）有一種新型的高能電池—鈉硫電池（熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O，以Na⁺導(dǎo)電的β—Al₂O₃陶瓷作固體電解質(zhì)），反應(yīng)式為：

①充電時，鈉極與外電源  極相連。其陽極反應(yīng)式為：         。

②放電時，發(fā)生還原反應(yīng)的是    極。用該電池作電源電解（如圖）分別含有 0.2 mol NaCl和CuSO₄的混合溶液500ml時，若此電池工作一段時間后消耗23g Na (電能的損耗忽略不計)。電解后溶液加水稀釋至2 L，則溶液的pH為         。

（2）若將鈉硫電池改為如圖所示的碳酸鹽燃料電池，它以CO為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)。寫出燃料電池的A電極反應(yīng)式                                         

 

Answer 1

【答案】

（1）① 負(fù)極（1分），Na₂S_x－2e^－＝xS+2Na⁺ 或S_x^2－－2e^－＝xS （2分） ②硫或正 （1分）。pH  = 1（2分）  。

（2）A： CO －2e^－ + CO₃ ^2―＝2CO₂  （2分）

【解析】（1）①放電時鈉是負(fù)極，所以充電時鈉和電源的負(fù)極相連。此時陽極反應(yīng)式為Na₂S_x－2e^－＝xS+2Na⁺ 或S_x^2－－2e^－＝xS 。

②放電時硫得到電子，時是正極。消耗23g鈉，則轉(zhuǎn)移1mol電子。根據(jù)電子的得失守恒可知，電解池中生成氯氣是0.1mol、銅是0.2mol，所以根據(jù)原子守恒可知，生成硫酸是0.1mol，即氫離子是0.2mol，其濃度是0.1mol/L，所以pH＝1.

（2）A通入的是CO，作負(fù)極，因?yàn)镃O₃ ^2―向負(fù)極移動，所以負(fù)極電極反應(yīng)式為CO －2e^－ + CO₃ ^2―＝2CO₂ 。