Question

8．新型高能鈉硫電池以熔融的鈉、硫為電極，以鈉離子導(dǎo)電的陶瓷為固體電解質(zhì)，該電池放電時為原電池，充電時為電解池，反應(yīng)原理為：2Na+xS=Na₂S_x．
請回答下列問題：
（1）放電時S發(fā)生還原反應(yīng)，Na為負(fù)極
（2）充電時Na所在電極與直流電源負(fù)極相連
（3）充電時陽極反應(yīng)為：S_x^2--2e-=xS；放電時負(fù)極反應(yīng)為Na-e^-=Na⁺．
（4）用此電池電解飽和NaCl溶液，當(dāng)陽極產(chǎn)生11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時，消耗金屬鈉23g．

Answer 1

分析 在放電時，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⁺，在充電時，電解池的陽極發(fā)生的電極反應(yīng)極為正極上的逆反應(yīng)，陰極反應(yīng)和負(fù)極互為逆反應(yīng)，根據(jù)電極反應(yīng)以及電子守恒進(jìn)行計算即可．

解答 解：（1）在反應(yīng)2Na+xS=Na₂S_x中鈉失電子，故放電時硫單質(zhì)得電子發(fā)生還原反應(yīng)，鈉單質(zhì)失電子，作負(fù)極，故答案為：還原；負(fù)；
（2）充電時Na所在電極為電池的負(fù)極應(yīng)該與直流電源的負(fù)極相連，故答案為：負(fù)；
（3）充電時，陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為S_x^2--2e-=xS，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Na-e^-=Na⁺；故答案為：S_x^2--2e-=xS；Na-e^-=Na⁺；
（4）電源電解飽和NaCl溶液，當(dāng)陽極產(chǎn)生11.2L即0.5mol（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時，根據(jù)電極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子是1mol，根據(jù)電極反應(yīng)：Na-e^-=Na⁺，所以耗金屬鈉的質(zhì)量是1mol×23g/mol=23g，故答案為：23．

點評 本題考查學(xué)生原電池、電解池的工作原理等知識，注意電子守恒的應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．