Question

19．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）Al（NO₃）₃是制備鈉硫電池部件的原料之一．由于Al（NO₃）₃容易吸收環(huán)境中的水分，因此需要對(duì)其進(jìn)行定量分析．具體步驟如圖所示：

①加入過量氨水后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
②操作b為：過濾．
③Al（NO₃）₃待測(cè)液中，c（Al³⁺）=$\frac{1000m}{51v}$ mol/L（用含m、V的代數(shù)式表示）．
（2）鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉（Na₂S_X）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)原理如圖1所示：

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

①根據(jù)表數(shù)據(jù)，請(qǐng)你判斷該電池工作的適宜應(yīng)控制在C（填字母）范圍內(nèi)．
A.100℃以下   B.100～300℃C.300～350℃D.350～2050℃
②放電時(shí)，電極A為負(fù)極，電極B發(fā)生還原反應(yīng)（填“氧化或還原”）
③充電時(shí)，總反應(yīng)為Na₂S_X═2Na+xS（3＜x＜5），則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：S_x^2--2e^-═xS．
（3）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2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：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；試分析左側(cè)溶液藍(lán)色逐漸變淺的可能原因是：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)．

Answer 1

分析 （1）由操作流程可知實(shí)驗(yàn)原理是Al（NO₃）₃和氨水反應(yīng)生成Al（OH）₃，經(jīng)過濾、洗滌、灼燒后生成Al₂O₃，根據(jù)Al₂O₃的質(zhì)量可確定的Al（NO₃）₃待測(cè)液中c（Al³⁺）；
（2）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(yáng)離子向正極移動(dòng)，充電時(shí)，陽(yáng)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；
（3）左側(cè)溶液變藍(lán)色，生成I₂，左側(cè)電極為陽(yáng)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．

解答 解：（1）①由操作流程可知實(shí)驗(yàn)原理是Al（NO₃）₃和氨水反應(yīng)生成Al（OH）₃，試劑a為氨水，反應(yīng)的方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
②由操作流程可知實(shí)驗(yàn)原理是Al（NO₃）₃和氨水反應(yīng)生成Al（OH）₃，經(jīng)過濾得到Al（OH）₃固體，所以操作b為過濾；
故答案為：過濾；
③n（Al₂O₃）=$\frac{mg}{102g/mol}$=$\frac{m}{102}$mol，
則n（Al（NO₃）₃）=2n（Al₂O₃）=$\frac{m}{51}$mol，
c（Al（NO₃）₃）=$\frac{\frac{m}{51}}{v×10{\;}^{-3}}$=$\frac{1000m}{51v}$mol/L，
故答案為：$\frac{1000m}{51v}$；
（2）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(yáng)極反應(yīng)為：S_x^2--2e^-=xS，故答案為：S_x^2--2e^-═xS；
（3）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(yáng)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)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^-；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)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)的分離、提純以及含量的測(cè)定和原電池電解池知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、�?jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累，難度不大．