Question

【题目】钠离子电池正成为化学电源的新宠。

(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βAl2O3陶瓷作固体电解质)，反应式为2Na＋xS Na2Sx。

①充电时，钠极与外电源________(填“正”或“负”)极相连。其阳极反应式：_____________。

②用该电池作电源电解(如图)NaCl溶液(足量)，写出电解NaCl溶液的离子方程式：________________________________。

③若用该钠硫电池作电源在一铁片上镀铜，此铁片与__________(填“钠”或“硫”)极相连。

（2）“Na－CO2”电池可将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“ Na－CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：

①放电时，正极的电极反应式为_____________________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面，当转移0.2 mol e－时，两极的质量差为________ g。

Answer 1

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

【解析】(1)①放电时，钠为原电池负极；充电时，钠为电解池的阴极，与电源的负极相连；根据反应规律写阳极反应式。

②电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气。

③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。

（2）①放电时，正极发生还原反应，结合总反应进行书写该电极反应式。

②依据电子转移守恒规律：根据正极极反应，结合电子转移情况，计算出正极质量的增加量；根据负极极反应，结合电子转移情况，计算出负极质量的增加量；最后计算两极的质量差。

(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；阳极上失电子发生氧化反应,电极反应式为Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)；正确答案:负；Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)。

②电解NaCl溶液，生成氢氧化钠、氢气和氯气，离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；正确答案：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

③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；正确答案:钠。

（2）①正极二氧化碳得电子发生还原反应，极反应为：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C；正确答案：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C。

②正极发生极反应为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C，根据反应关系可知，当转移0.2 mol e－时，该极质量的为m(Na2CO3)+m(C)=106×0.1+12×0.05=11.2 g；负极发生反应为4Na-4e－=4Na＋，根据反应关系可知，m(Na)=23×0.2=4.6 g；两极的质量差为11.2g+4.6g=15.8g；正确答案：15.8。