Question

【題目】鈉離子電池正成為化學電源的新寵。

(1)有一種新型的高能電池—鈉硫電池(熔融的鈉、硫為兩極，以Na＋導電的βAl2O3陶瓷作固體電解質)，反應式為2Na＋xS Na2Sx。

①充電時，鈉極與外電源________(填“正”或“負”)極相連。其陽極反應式：_____________。

②用該電池作電源電解(如圖)NaCl溶液(足量)，寫出電解NaCl溶液的離子方程式：________________________________。

③若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅，此鐵片與__________(填“鈉”或“硫”)極相連。

（2）“Na－CO2”電池可將CO2變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“ Na－CO2”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應為4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C。放電時該電池“吸入”CO2，其工作原理如圖所示：

①放電時，正極的電極反應式為_____________________________。

②若生成的Na2CO3和C全部沉積在電極表面，當轉移0.2 mol e－時，兩極的質量差為________ g。

Answer 1

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

【解析】(1)①放電時，鈉為原電池負極；充電時，鈉為電解池的陰極，與電源的負極相連；根據反應規律寫陽極反應式。

②電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣。

③在一鐵片上鍍銅,銅作陽極,鐵作陰極應與負極相連,所以若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅,此鐵片與負極鈉相連。

（2）①放電時，正極發生還原反應，結合總反應進行書寫該電極反應式。

②依據電子轉移守恒規律：根據正極極反應，結合電子轉移情況，計算出正極質量的增加量；根據負極極反應，結合電子轉移情況，計算出負極質量的增加量；最后計算兩極的質量差。

(1)①根據電池反應式知,充電時,鈉離子得電子發生還原反應,所以鈉作陰極,應該連接電源負極；陽極上失電子發生氧化反應,電極反應式為Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)；正確答案:負；Na2Sx－2e－===xS＋2Na＋(或S－2e－===xS)。

②電解NaCl溶液，生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，離子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑；正確答案：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。

③在一鐵片上鍍銅,銅作陽極,鐵作陰極應與負極相連,所以若用該鈉硫電池作電源在一鐵片上鍍銅，此鐵片與負極鈉相連；正確答案:鈉。

（2）①正極二氧化碳得電子發生還原反應，極反應為：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C；正確答案：3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C。

②正極發生極反應為3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C，根據反應關系可知，當轉移0.2 mol e－時，該極質量的為m(Na2CO3)+m(C)=106×0.1+12×0.05=11.2 g；負極發生反應為4Na-4e－=4Na＋，根據反應關系可知，m(Na)=23×0.2=4.6 g；兩極的質量差為11.2g+4.6g=15.8g；正確答案：15.8。