Question

目前人們正在研究開(kāi)發(fā)一種高能電池——鈉-硫電池，它是以熔融的鈉、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：2Na+xSNa₂S_x

（1）寫(xiě)出放電時(shí)正負(fù)極的電極反應(yīng)式：

正極反應(yīng)式：_____________________；負(fù)極反應(yīng)式：__________________________。

（2）用該電池作電源進(jìn)行電解M（NO₃）_m溶液時(shí)，若此電池工作一段時(shí)間后消耗46 g Na，電解池的某一極增重m g，則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為：_______________（用m、x表示）。

（3）用該電池作電源進(jìn)行電解含有0.2 mol CuSO₄和0.2 mol NaCl的混合溶液500 mL時(shí)，若此電池工作一段時(shí)間后消耗23 g Na。則陽(yáng)極產(chǎn)生氣體的體積為：___________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；電解后溶液加水稀釋至2 L，溶液的pH為：_____________。

Answer 1

（1）xS+2e^-=====S_x^2-  2Na-2e^-====2Na⁺

（2）

（3）6.72  1

解析：（1）電池總反應(yīng)式為2Na+xSNa₂S_x

正極反應(yīng)式：xS+2e^-====

負(fù)極反應(yīng)式：2Na-2e^-====2Na⁺

（2）設(shè)金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為y,

在電解過(guò)程中，當(dāng)有46 g Na被消耗時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2 mol。

電解時(shí)，陰極反應(yīng)式為：

M^x++xe^-====M

      x mol       y g

      2 mol       m g

解得：y=

即M的相對(duì)原子質(zhì)量為。

（3）電解混合溶液時(shí)，陽(yáng)極先后發(fā)生下列反應(yīng)：

2Cl^--2e^-====Cl₂↑;4OH^--4e^-====2H₂O+O₂↑

陰極先后發(fā)生下列反應(yīng)：

Cu²⁺+2e^-====Cu;2H⁺+2e^-====H₂↑

由于消耗23 g Na，電路中有1 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，即陽(yáng)極、陰極均轉(zhuǎn)移1 mol電子。

對(duì)于陽(yáng)極：使Cl^-全部放電產(chǎn)生0.1 mol Cl₂耗0.2 mol e^-，另有0.8 mol e^-使OH^-放電產(chǎn)生0.2 mol O₂。

共產(chǎn)生氣體V（Cl₂）+V（O₂）=0.3 mol×22.4 L·mol^-1=6.72 L

對(duì)于陰極：使Cu²⁺全部放電需耗0.4 mol e^-，另有0.6 mol e^-使0.6 mol H⁺放電。

比較陰極、陽(yáng)極，有0.6 mol H⁺、0.8 mol OH^-分別放電，故溶液中產(chǎn)生0.2 mol H⁺

pH=-1g c(H⁺)=1