Question

【題目】鈉硫電池作為一種新型儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用逐漸得到重視和發(fā)展。

（1）鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉（Na2SX）分別作為兩個(gè)電極的反應(yīng)物，固體Al2O3陶瓷（可傳導(dǎo)Na+）為電解質(zhì)，其反應(yīng)原理如下圖所示：

①根據(jù)上右表數(shù)據(jù)，請(qǐng)你判斷該電池工作的適宜應(yīng)控制在_________（填字母）范圍內(nèi)。

物質(zhì)	Na	S	Al2O3
熔點(diǎn)/℃	97.8	115	2050
沸點(diǎn)/℃	892	444.6	2980

a．100℃以下 b．100～300℃ c．300～350℃ d．350～2050℃

②放電時(shí)，電極A為_________極，電極B發(fā)生_________反應(yīng)（填“氧化或還原”）

③充電時(shí)，總反應(yīng)為Na2SX=2Na+xS（3＜x＜5），則陽極的電極反應(yīng)式為：________________。

（2）若把鈉硫電池作為電源，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液如圖所示，槽內(nèi)的中間用陰離子交換膜隔開。通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。則右側(cè)發(fā)生的電極方程式：___________；試分析左側(cè)溶液藍(lán)色逐漸變淺的可能原因是：___________。

（3）若把鈉硫電池作為電源，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電解乙池和丙池：

當(dāng)鈉硫電池中消耗0.05xmol的S時(shí)，理論上乙池中B極的質(zhì)量增加__________g；此時(shí)丙裝置中___________（填“C”或“D”）電極析出7.20g金屬，則丙裝置中的某鹽溶液可能是_______（填序號(hào)）。

a.MgSO4溶液 b.CuSO4溶液 c.NaCl溶液 d.AgNO3溶液

Answer 1

【答案】C 負(fù) 還原 SX2－-2e－=xS 2H2O+2e—=H2↑+2OH—（2H++2e—=H2↑） 右側(cè)溶液中生成的OH—通過陰離子交換膜進(jìn)入左側(cè)溶液，并與左側(cè)溶液中I2反應(yīng)等 10.8 D bd

【解析】

（1）原電池工作時(shí)，控制的溫度應(yīng)為滿足Na、S為熔融狀態(tài)，Na被氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極，陽離子向正極移動(dòng)，充電時(shí)，陽極反應(yīng)為原電池正極反應(yīng)的逆反應(yīng)，應(yīng)生成S，以此解答；
（2）左側(cè)溶液變藍(lán)色，生成I2，左側(cè)電極為陽極，電極反應(yīng)為：2I--2e-=I2，右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右側(cè)放出氫氣，右側(cè)I-、OH-通過陰離子交換膜向左側(cè)移動(dòng)，發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，一段時(shí)間后，藍(lán)色變淺，保證兩邊溶液呈電中性，左側(cè)的IO3-通過陰離子交換膜向右側(cè)移動(dòng)，由此分析解答。

（3）根據(jù)串聯(lián)電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)相等，結(jié)合電化學(xué)的工作原理分析作答。

（1）①原電池工作時(shí)，控制的溫度應(yīng)為滿足Na、S為熔融狀態(tài)，則溫度應(yīng)高于115℃而低于444.6℃，只有C符合，

故答案為：C；

②放電時(shí)，Na被氧化，則A應(yīng)為原電池負(fù)極，B為正極發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：負(fù)；還原；

③充電時(shí)，是電解池反應(yīng)，陽極反應(yīng)為：SX2－-2e－=xS；

（2）根據(jù)以上分析，左側(cè)溶液變藍(lán)色，生成I2，左側(cè)電極為陽極，電極反應(yīng)為：2I2e=I2，右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e—=H2↑+2OH-（2H++2e-=H2↑），右側(cè)I、OH通過陰離子交換膜向左側(cè)移動(dòng)，發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH=IO3+5I+3H2O，一段時(shí)間后，藍(lán)色變淺，故答案為：2H2O+2e—=H2↑+2OH-（2H++2e-=H2↑）；右側(cè)溶液中生成的OH-通過陰離子交換膜進(jìn)入左側(cè)溶液，并與左側(cè)溶液中I2反應(yīng)等；

（3）根據(jù)反應(yīng)式SX2－-2e－=xS可知，當(dāng)鈉硫電池中消耗0.05xmol的S時(shí)，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為0.1mol，則乙池是電解池，B極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)而析出銀，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，乙池中B極的質(zhì)量增加0.1mol108g/mol=10.8g；丙池是電解池，陰極上金屬離子放電析出金屬單質(zhì)，D連接電源的負(fù)極，則D是陰極，電極質(zhì)量會(huì)增加；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等知，當(dāng)析出金屬時(shí)，則該金屬元素在氫元素之后，ac項(xiàng)錯(cuò)誤，bd正確，故答案為：bd。