Question

目前人们正在研究开发一种高能电池--钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β-Al₂O₃陶瓷作固体电解质，反应式为：
（1）电时正负极的电极反应式：正极反应式：

xS+2e^-=Sx^2-；

；负极反应式：

2Na-2e^-=2Na⁺

．
（2）用该电池作电源进行电解含有0.2mol CuSO₄和0.2molNaCl的混合溶液500ml时：若此电池工作一段时间后消耗23g Na．则阳极产生气体体积为：

6.72

L（标准状况下）；电解后溶液加水稀释至2L，溶液的pH为：

1

．

Answer 1

分析：（1）原电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应．
（2）根据溶液中阴阳离子的放电顺序判断阴阳极上析出的物质，先计算消耗23克钠失去的电子，再根据阳极上离子的放电顺序及得失电子相等判断析出的气体及其体积；根据离子的放电顺序及得失电子相等，判断溶液中氢离子的浓度，再计算溶液的PH．

解答：解析（1）电池总反应为  2Na+xS

放电

充电

Na₂Sx，原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na₂S_x中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e^-=S_x^2-；原电池负极发生失电子的氧化反应，在反应2Na+xS=Na₂S_x中钠失电子，故负极反应为2Na-2e^-=2Na⁺．
故答案为：正极反应式：xS+2e^-=Sx^2-；负极反应式：2Na-2e^-=2Na⁺．
（2）电解混合溶液时，
阳极先后发生下列反应：
2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
阴极先后发生下列反应：
Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑
由于消耗23gNa，电路中有1mol电子转移，即阳极，阴极均消耗1mol电子．
对于阳极：使Cl^-全部放电产生0.1mol Cl₂耗0.2mol e^-，另有0.8mol e^-使OH^-放电产生O₂ 0.2mol．
共产生气体V（ Cl₂）+V（O₂）=0.3mol×22.4L?mol^-1=6.72L
对于阴极：使Cu²⁺全部放电需耗0.4mol e^-，另有0.6mol e^-使0.6mol H⁺放电，所以还剩0.2molH⁺，C（ H⁺）=

0.2mol

2L

=0.1mol/L，PH=1．
故答案为：6.72；1．

点评：本题考查了电极反应式的书写及溶液中离子放电顺序计算溶液的PH，难度不大，注意电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性．