Question

4．如圖是一種鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，M由Na₂O和Al₂O₃制得，其作用是導(dǎo)電和隔膜，該電池反應(yīng)為2Na+xS=Na₂S_x．該電池正極的電極反應(yīng)式為xS+2e^-=S_x^2-．
用該電池作電源進(jìn)行鐵件鍍銅時(shí)，若電鍍池中兩電極的質(zhì)量開始相同，電鍍完成后取出洗凈、烘干、稱量，二者質(zhì)量差為25.6g，則理論上該電池負(fù)極消耗的質(zhì)量為9.2g．

Answer 1

分析 原電池正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，結(jié)合原電池的總反應(yīng)來(lái)分析正極反應(yīng)；電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極、鍍件作陰極，所以陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電鍍后，兩個(gè)電極質(zhì)量差等于陽(yáng)極溶解質(zhì)量與陰極析出質(zhì)量之和，根據(jù)金屬和電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：原電池正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，在反應(yīng)2Na+xS=Na₂S_x中，硫單質(zhì)得電子，故正極反應(yīng)為：xS+2e^-=S_x^2-；
電鍍時(shí)，鍍層作陽(yáng)極、鍍件作陰極，所以陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu；電鍍后，兩個(gè)電極質(zhì)量差等于陽(yáng)極溶解質(zhì)量與陰極析出質(zhì)量之和，若電鍍前鐵、銅兩電極的質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟⒑娓�、稱量，二者質(zhì)量差為25.6g，所以陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量為12.8g，
設(shè)通過的電子為x，
Cu-2e^-=Cu²⁺
64g   2mol
12.8g   x
64g：2mol=12.8g：x，
x=0.4mol，
故流經(jīng)電鍍池的電極的電子的物質(zhì)的量為0.4mol，而流經(jīng)電鍍池的電子的量與流經(jīng)原電池中正負(fù)極的電子的量相同，設(shè)原電池負(fù)極上有Xg鈉被消耗，
有：Na-e^-=Na⁺
     23g     1mol
    Xg      0.4mol
可得 X=$\frac{23g×0.4mol}{1mol}$
解得X=9.2g
故答案為：xS+2e^-=S_x^2-；9.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理和電解原理的應(yīng)用，題目難度中等，明確各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)、以及電子守恒是解本題關(guān)鍵，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．