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：
（1）電時(shí)正負(fù)極的電極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：

xS+2e^-=Sx^2-；

；負(fù)極反應(yīng)式：

2Na-2e^-=2Na⁺

．
（2）用該電池作電源進(jìn)行電解含有0.2mol CuSO₄和0.2molNaCl的混合溶液500ml時(shí)：若此電池工作一段時(shí)間后消耗23g Na．則陽(yáng)極產(chǎn)生氣體體積為：

6.72

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；電解后溶液加水稀釋至2L，溶液的pH為：

1

．

Answer 1

分析：（1）原電池放電時(shí)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．
（2）根據(jù)溶液中陰陽(yáng)離子的放電順序判斷陰陽(yáng)極上析出的物質(zhì)，先計(jì)算消耗23克鈉失去的電子，再根據(jù)陽(yáng)極上離子的放電順序及得失電子相等判斷析出的氣體及其體積；根據(jù)離子的放電順序及得失電子相等，判斷溶液中氫離子的濃度，再計(jì)算溶液的PH．

解答：解析（1）電池總反應(yīng)為  2Na+xS

放電

充電

Na₂Sx，原電池正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在反應(yīng)2Na+xS=Na₂S_x中，硫單質(zhì)得電子，故正極反應(yīng)為：xS+2e^-=S_x^2-；原電池負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在反應(yīng)2Na+xS=Na₂S_x中鈉失電子，故負(fù)極反應(yīng)為2Na-2e^-=2Na⁺．
故答案為：正極反應(yīng)式：xS+2e^-=Sx^2-；負(fù)極反應(yīng)式：2Na-2e^-=2Na⁺．
（2）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23gNa，電路中有1mol電子轉(zhuǎn)移，即陽(yáng)極，陰極均消耗1mol電子．
對(duì)于陽(yáng)極：使Cl^-全部放電產(chǎn)生0.1mol Cl₂耗0.2mol e^-，另有0.8mol e^-使OH^-放電產(chǎn)生O₂ 0.2mol．
共產(chǎn)生氣體V（ Cl₂）+V（O₂）=0.3mol×22.4L?mol^-1=6.72L
對(duì)于陰極：使Cu²⁺全部放電需耗0.4mol e^-，另有0.6mol e^-使0.6mol H⁺放電，所以還剩0.2molH⁺，C（ H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，PH=1．
故答案為：6.72；1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及溶液中離子放電順序計(jì)算溶液的PH，難度不大，注意電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性．