Question

5．（1）有一种新型的高能电池-钠硫电池（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：2Na+xS $?_{放电}^{充电}$ Na₂S_x．
①充电时，钠极与外电源负（填正，负）极相连．其阳极反应式为Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺或S_x^2--2e^-=xS．
②放电时，发生还原反应的是硫（填钠，硫）极．
③用该电池作电源电解（如图1）NaCl溶液（足量），写出电解NaCl溶液的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，若钠硫电池工作一段时间后消耗23g Na （电能的损耗忽略不计），若要使溶液完全恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入（或通入）氯化氢（填物质名称），其质量约为36.5g．
④若用该钠硫电池作电源在一铁片上镀铜，此铁片与钠（填钠，硫）极相连．
（2）某原电池装置如图2所示，电池总反应为2Ag+Cl₂=2AgCl．

①放电时，交换膜左侧溶液中实验现象有大量白色沉淀生成
②当电路中转移0.01mol e^-时，交换膜 左侧溶液中约减少0.02 mol离子
③该电池的能量转化的主要形式为化学能转化为电能．

Answer 1

分析 （1）①根据电池反应式知，充电时，钠离子得电子发生还原反应，所以钠作阴极，应该连接电源负极；
②放电时，硫为正极发生还原反应；
③电解NaCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠；根据少什么加什么结合转移电子数相等判断计算；
④在一铁片上镀铜，铜作阳极，铁作阴极应与负极相连；
（2）根据电池总反应为2Ag+Cl₂═2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子，氯气在正极上得电子生成氯离子，据此分析解答．

解答 解：（1）①根据电池反应式知，充电时，钠离子得电子发生还原反应，所以钠作阴极，应该连接电源负极；阴极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS，
故答案为：负；Na₂S_x-2e^-=xS+2Na⁺ 或S_x^2--2e^-=xS；
 ②放电时，硫得电子发生还原反应作正极，故答案为：硫；
③电解NaCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠，离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，电解本质为电解HCl，根据少什么加什么结合转移电子数相等，所以若要使溶液完全恢复到起始浓度，可向溶液中加入氯化氢，其质量约为$\frac{23g}{23g/mol}$×36.5g/mol=36.5g，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；氯化氢；36.5g；
④在一铁片上镀铜，铜作阳极，铁作阴极应与负极相连，所以若用该钠硫电池作电源在一铁片上镀铜，此铁片与负极钠相连，故答案为：钠；
（2）①放电时，交换膜左侧的氢离子向右侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故答案为：有大量白色沉淀生成；
②放电时，当电路中转移0.01mol e^-时，交换膜左则会有0.01mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，有0.01mol氯离子反应生成AgCl白色沉淀，所以交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故答案为：0.02；
③该电池的能量转化的主要形式为化学能转化为电能，故答案为：化学能转化为电能．

点评 本题考查化学电源新型电池，为高频考点，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度不大．