Question

4．如图是一种钠硫高能电池的结构示意图，M由Na₂O和Al₂O₃制得，其作用是导电和隔膜，该电池反应为2Na+xS=Na₂S_x．该电池正极的电极反应式为xS+2e^-=S_x^2-．
用该电池作电源进行铁件镀铜时，若电镀池中两电极的质量开始相同，电镀完成后取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6g，则理论上该电池负极消耗的质量为9.2g．

Answer 1

分析 原电池正极发生得电子的还原反应，结合原电池的总反应来分析正极反应；电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，所以阳极上铜失电子发生氧化反应、阴极上铜离子得电子发生还原反应；电镀后，两个电极质量差等于阳极溶解质量与阴极析出质量之和，根据金属和电子之间的关系式计算．

解答 解：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-；
电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，所以阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极上铜离子得电子发生还原反应，阴极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；电镀后，两个电极质量差等于阳极溶解质量与阴极析出质量之和，若电镀前铁、铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为25.6g，所以阳极溶解铜的质量为12.8g，
设通过的电子为x，
Cu-2e^-=Cu²⁺
64g   2mol
12.8g   x
64g：2mol=12.8g：x，
x=0.4mol，
故流经电镀池的电极的电子的物质的量为0.4mol，而流经电镀池的电子的量与流经原电池中正负极的电子的量相同，设原电池负极上有Xg钠被消耗，
有：Na-e^-=Na⁺
     23g     1mol
    Xg      0.4mol
可得 X=$\frac{23g×0.4mol}{1mol}$
解得X=9.2g
故答案为：xS+2e^-=S_x^2-；9.2．

点评 本题考查了原电池原理和电解原理的应用，题目难度中等，明确各个电极上发生的反应、以及电子守恒是解本题关键，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．