Question

6．（1）有一種新型的高能電池-鈉硫電池（熔融的鈉、硫為兩極，以Na⁺導電的β-Al₂O₃陶瓷作固體電解質(zhì)），反應式為：2Na+xS$?_{充電}^{放電}$ Na₂S_x．

①充電時，鈉極與外電源負極相連．其陽極反應式為：Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺或S_x^2--2e^-=xS．
②放電時，發(fā)生還原反應的是S或正極．用該電池作電源電解（如圖1）分別含有 0.2mol NaCl和CuSO₄的混合溶液500ml時，若此電池工作一段時間后消耗23g Na （電能的損耗忽略不計）．電解后溶液加水稀釋至2L，則溶液的pH為1．
（2）若將鈉硫電池改為如圖2所示的碳酸鹽燃料電池，它以CO為燃料，一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物為電解質(zhì)．寫出燃料電池的A電極反應式CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)電池反應式知，充電時，鈉離子得電子發(fā)生還原反應，所以鈉作陰極，應該連接電源負極；陰極上失電子發(fā)生氧化反應；
②放電時，S得電子發(fā)生還原反應作正極；鈉消耗23g時，其物質(zhì)的量為1mol，每個鈉原子失去一個電子，所以失電子物質(zhì)的量為1mol，電解池中陽極上氯離子放電生成氯氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得0.2mol氯離子放電，同時有0.8mol氫氧根離子放電；陰極上有0.2mol銅離子放電生成Cu，銅離子得電子物質(zhì)的量是0.4mol，則還有0.6mol氫離子放電，實際上相當于有0.6mol水發(fā)生電解，則陽極上有0.2mol氫氧根離子放電，陽極附近有0.2mol氫離子生成；
（2）燃料電池中，燃料作負極、氧化劑作正極，該燃料電池中A是負極、B是正極，負極上CO失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：（1）①根據(jù)電池反應式知，充電時，鈉離子得電子發(fā)生還原反應，所以鈉作陰極，應該連接電源負極；陰極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS，
故答案為：負；Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS；
 ②放電時，S得電子發(fā)生還原反應作正極；鈉消耗23g時，其物質(zhì)的量為1mol，每個鈉原子失去一個電子，所以失電子物質(zhì)的量為1mol，電解池中陽極上氯離子放電生成氯氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得0.2mol氯離子放電，同時有0.8mol氫氧根離子放電；陰極上有0.2mol銅離子放電生成Cu，銅離子得電子物質(zhì)的量是0.4mol，則還有0.6mol氫離子放電，實際上相當于有0.6mol水發(fā)生電解，則陽極上有0.2mol氫氧根離子放電，陽極附近有0.2mol氫離子生成，氫離子濃度=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，溶液的pH=1，
故答案為：硫或正；pH=1；
（2）燃料電池中，燃料作負極、氧化劑作正極，該燃料電池中A是負極、B是正極，負極上CO失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂，故答案為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂．

點評 本題考查化學電源新型電池，為高頻考點，明確各個電極發(fā)生的反應是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，注意（2）中各個電極上離子放電順序，題目難度不大．