Question

5．（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：2Na+xS $?_{放電}^{充電}$ Na₂S_x．
①充電時(shí)，鈉極與外電源負(fù)（填正，負(fù)）極相連．其陽極反應(yīng)式為Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺或S_x^2--2e^-=xS．
②放電時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)的是硫（填鈉，硫）極．
③用該電池作電源電解（如圖1）NaCl溶液（足量），寫出電解NaCl溶液的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，若鈉硫電池工作一段時(shí)間后消耗23g Na （電能的損耗忽略不計(jì)），若要使溶液完全恢復(fù)到起始濃度（溫度不變，忽略溶液體積的變化），可向溶液中加入（或通入）氯化氫（填物質(zhì)名稱），其質(zhì)量約為36.5g．
④若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅，此鐵片與鈉（填鈉，硫）極相連．
（2）某原電池裝置如圖2所示，電池總反應(yīng)為2Ag+Cl₂=2AgCl．

①放電時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有大量白色沉淀生成
②當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mol e^-時(shí)，交換膜 左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子
③該電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)電池反應(yīng)式知，充電時(shí)，鈉離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以鈉作陰極，應(yīng)該連接電源負(fù)極；
②放電時(shí)，硫?yàn)檎龢O發(fā)生還原反應(yīng)；
③電解NaCl溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉；根據(jù)少什么加什么結(jié)合轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等判斷計(jì)算；
④在一鐵片上鍍銅，銅作陽極，鐵作陰極應(yīng)與負(fù)極相連；
（2）根據(jù)電池總反應(yīng)為2Ag+Cl₂═2AgCl可知，Ag失電子作負(fù)極失電子，氯氣在正極上得電子生成氯離子，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）①根據(jù)電池反應(yīng)式知，充電時(shí)，鈉離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以鈉作陰極，應(yīng)該連接電源負(fù)極；陰極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS，
故答案為：負(fù)；Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS；
 ②放電時(shí)，硫得電子發(fā)生還原反應(yīng)作正極，故答案為：硫；
③電解NaCl溶液生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉，離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，電解本質(zhì)為電解HCl，根據(jù)少什么加什么結(jié)合轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，所以若要使溶液完全恢復(fù)到起始濃度，可向溶液中加入氯化氫，其質(zhì)量約為$\frac{23g}{23g/mol}$×36.5g/mol=36.5g，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；氯化氫；36.5g；
④在一鐵片上鍍銅，銅作陽極，鐵作陰極應(yīng)與負(fù)極相連，所以若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅，此鐵片與負(fù)極鈉相連，故答案為：鈉；
（2）①放電時(shí)，交換膜左側(cè)的氫離子向右側(cè)移動，在負(fù)極上有銀離子生成，銀離子在左側(cè)和氯離子反應(yīng)生成AgCl沉淀，故答案為：有大量白色沉淀生成；
②放電時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mol e^-時(shí)，交換膜左則會有0.01mol氫離子通過陽離子交換膜向正極移動，有0.01mol氯離子反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，所以交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子，故答案為：0.02；
③該電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)電源新型電池，為高頻考點(diǎn)，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度不大．