题目内容

【题目】钠硫电池作为一种新型储能电池,其应用逐渐得到重视和发展。

(1)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2SX)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如下图所示:

①根据上右表数据,请你判断该电池工作的适宜应控制在_________(填字母)范围内。

物质

Na

S

Al2O3

熔点/℃

97.8

115

2050

沸点/℃

892

444.6

2980

a.100℃以下 b.100~300℃ c.300~350℃ d.350~2050℃

②放电时,电极A为_________极,电极B发生_________反应(填“氧化或还原”)

③充电时,总反应为Na2SX=2Na+xS(3<x<5),则阳极的电极反应式为:________________。

(2)若把钠硫电池作为电源,电解槽内装有KI及淀粉溶液如图所示,槽内的中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。则右侧发生的电极方程式:___________;试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是:___________。

(3)若把钠硫电池作为电源,按如图所示装置进行实验电解乙池和丙池:

当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时,理论上乙池中B极的质量增加__________g;此时丙装置中___________(填“C”或“D”)电极析出7.20g金属,则丙装置中的某盐溶液可能是_______(填序号)。

a.MgSO4溶液 b.CuSO4溶液 c.NaCl溶液 d.AgNO3溶液

【答案】C 负 还原 SX2--2e-=xS 2H2O+2e—=H2↑+2OH—(2H++2e—=H2↑) 右侧溶液中生成的OH—通过阴离子交换膜进入左侧溶液,并与左侧溶液中I2反应等 10.8 D bd

【解析】

(1)原电池工作时,控制的温度应为满足Na、S为熔融状态,Na被氧化,应为原电池负极,阳离子向正极移动,充电时,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,应生成S,以此解答;
(2)左侧溶液变蓝色,生成I2,左侧电极为阳极,电极反应为:2I--2e-=I2,右侧电极为阴极,电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,右侧放出氢气,右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动,发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O,一段时间后,蓝色变浅,保证两边溶液呈电中性,左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动,由此分析解答。

(3)根据串联电路中电子转移数相等,结合电化学的工作原理分析作答。

(1)①原电池工作时,控制的温度应为满足Na、S为熔融状态,则温度应高于115℃而低于444.6℃,只有C符合,

故答案为:C;

②放电时,Na被氧化,则A应为原电池负极,B为正极发生还原反应,故答案为:负;还原;

③充电时,是电解池反应,阳极反应为:SX2--2e-=xS;

(2)根据以上分析,左侧溶液变蓝色,生成I2,左侧电极为阳极,电极反应为:2I2e=I2,右侧电极为阴极,电极反应式为:2H2O+2e—=H2↑+2OH-(2H++2e-=H2↑),右侧I、OH通过阴离子交换膜向左侧移动,发生反应3I2+6OH=IO3+5I+3H2O,一段时间后,蓝色变浅,故答案为:2H2O+2e—=H2↑+2OH-(2H++2e-=H2↑);右侧溶液中生成的OH-通过阴离子交换膜进入左侧溶液,并与左侧溶液中I2反应等;

(3)根据反应式SX2--2e-=xS可知,当钠硫电池中消耗0.05xmol的S时,电子转移数为0.1mol,则乙池是电解池,B极上银离子得电子发生还原反应而析出银,根据转移电子数相等,乙池中B极的质量增加0.1mol108g/mol=10.8g;丙池是电解池,阴极上金属离子放电析出金属单质,D连接电源的负极,则D是阴极,电极质量会增加;根据转移电子相等知,当析出金属时,则该金属元素在氢元素之后,ac项错误,bd正确,故答案为:bd。

练习册系列答案
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【题目】某组甲乙同学进行稀硫酸与锌制取氢气的实验,请回答下列问题:

(1)甲同学发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。

      实验

混合溶液     

A

B

C

D

E

F

4 mol·L-1 H2SO4/mL

30

V1

V2

V3

V4

V5

饱和CuSO4溶液/mL

0

0.5

2.5

5

V6

20

H2O/mL

V7

V8

V9

V10

10

0

①请完成此实验设计,其中:V1=___,V6=___,V9=___;

②反应一段时间后,实验A中的金属呈___色,实验E中的金属呈___色;

③该同学最后得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高。但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因___________________________。

(2)乙同学为了探究锌与稀硫酸反应过程中的速率及能量的变化,进行以下实验,分析影响反应速率的因素。

实验时,从断开K开始,每间隔1分钟,交替断开或闭合K,并连续计数每1分钟内从a管流出的水滴数,得到的水滴数如下表所示:

1分钟水滴数(断开K)

34

59

86

117

…

102

1分钟水滴数(闭合K)

58

81

112

139

…

78

分析反应过程中的水滴数,请回答:

① 由水滴数58>34、81>59,说明在反应初期,闭合K时比断开K时的反应速率快,主要原因是__________________________________________________________。

② 由水滴数102>78,说明在反应后期,断开K时的反应速率快于闭合K时的反应速率,主要原因是____________________________________。

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