Question

【題目】鈉離子電池正成為化學(xué)電源的新寵。

(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(dǎo)電的βAl2O3陶瓷作固體電解質(zhì))，反應(yīng)式為2Na＋xS Na2Sx。

①充電時，鈉極與外電源________(填“正”或“負(fù)”)極相連。其陽極反應(yīng)式：_____________。

②用該電池作電源電解(如圖)NaCl溶液(足量)，寫出電解NaCl溶液的離子方程式：________________________________。

③若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅，此鐵片與__________(填“鈉”或“硫”)極相連。

（2）“Na－CO2”電池可將CO2變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“ Na－CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應(yīng)為4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C。放電時該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示：

①放電時，正極的電極反應(yīng)式為_____________________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mol e－時，兩極的質(zhì)量差為________ g。

Answer 1

【答案】 負(fù) Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS) 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 鈉 3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C 15.8

【解析】(1)①放電時，鈉為原電池負(fù)極；充電時，鈉為電解池的陰極，與電源的負(fù)極相連；根據(jù)反應(yīng)規(guī)律寫陽極反應(yīng)式。

②電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣。

③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。

（2）①放電時，正極發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合總反應(yīng)進(jìn)行書寫該電極反應(yīng)式。

②依據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒規(guī)律：根據(jù)正極極反應(yīng)，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移情況，計算出正極質(zhì)量的增加量；根據(jù)負(fù)極極反應(yīng)，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移情況，計算出負(fù)極質(zhì)量的增加量；最后計算兩極的質(zhì)量差。

(1)①根據(jù)電池反應(yīng)式知,充電時,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；陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)；正確答案:負(fù)；Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)。

②電解NaCl溶液，生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；正確答案：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

③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；正確答案:鈉。

（2）①正極二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，極反應(yīng)為：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C；正確答案：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C。

②正極發(fā)生極反應(yīng)為3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2 mol e－時，該極質(zhì)量的為m(Na2CO3)+m(C)=106×0.1+12×0.05=11.2 g；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)為4Na-4e－=4Na＋，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知，m(Na)=23×0.2=4.6 g；兩極的質(zhì)量差為11.2g+4.6g=15.8g；正確答案：15.8。