(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
(1)① 負(fù)極(1分),Na2Sx-2e-=xS+2Na+ 或Sx2--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Na2Sx-2e-=xS+2Na+ 或Sx2--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 。
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時間(h) 物質(zhì)的量(mol) |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
N2 | 1.50 | n1 | 1.20 | n3 | 1.00 |
H2 | 4.50 | 4.20 | 3.60 | n4 | 3.00 |
NH3 | 0 | 0.20 | N2 | 1.00 | 1.00 |
4 |
27 |
4 |
27 |
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n(H2) |
n(CO) |
n(H2) |
n(CO) |
n(Mn) |
n(Cu) |
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