Question

下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電池，利用2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr反應(yīng)原理進行工作,電解質(zhì)通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側(cè)為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過。

（1）當蓄電池工作放電時，電池中Na⁺的移動方向是：____   （填“電極a→b”或“電極b→a”），電極a的電極名稱為       ，發(fā)生的電極反應(yīng)為                       。
（2）當蓄電池處于充電狀態(tài)時，電極a應(yīng)接外電源         極（填“正”或“負”），電極b的電極名稱為        ，發(fā)生的電極反應(yīng)為                      。
（3）若左側(cè)儲罐的中溶液體積為VL（導管、泵及電池內(nèi)部溶液忽略不計），一段時間觀察，溶液中Na⁺的平均濃度由c₁mol·L^－1降至c₂mol·L^－1，則此裝置該段時間正處于       （填“放電”或“充電”）狀態(tài)，此過程中電極b上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量共有__         mol。

Answer 1

（1）電極b→a （2分） 正極（1分）  Br— 3+2e^－＝3Br^－（2分）
（2）正（2分） 陰極（2分）  S2— 4+2e^－＝2S2— 2（2分）  （3）充電（2分）  (c₁—c₂)V（2分）

試題分析：（1）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)總的反應(yīng)方程式可知，Na₂S₂失去電子，被氧化，所以b電極是負極，因此當蓄電池工作放電時，電池中Na⁺的移動方向是電極b→a。電極a的電極名稱為是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式是Br— 3+2e^－＝3Br^－。
（2）電極a是正極，因此當蓄電池處于充電狀態(tài)時，電極a應(yīng)接外電源正極。電極b與外接電源的負極相連，作陰極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此此時電極反應(yīng)式是S2— 4+2e^－＝2S2— 2。
（3）放電時鈉離子向左側(cè)移動，因此當左側(cè)鈉離子濃度降低時，說明處于充電狀態(tài)。鈉離子帶1個正電荷，所以根據(jù)電荷守恒可知，此過程中電極b上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量共有(c₁—c₂)mol/L×VL＝(c₁—c₂)V。