Question

下圖是一種正在投入生產的大型蓄電系統。左右兩側為電解質儲罐，中央為電池，利用2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr反應原理進行工作,電解質通過泵不斷在儲罐和電池間循環；電池中的左右兩側為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過。

（1）當蓄電池工作放電時，電池中Na⁺的移動方向是：____    （填“電極a→b”或“電極b→a”），電極a的電極名稱為        ，發生的電極反應為                        。

（2）當蓄電池處于充電狀態時，電極a應接外電源          極（填“正”或“負”），電極b的電極名稱為         ，發生的電極反應為                       。

（3）若左側儲罐的中溶液體積為VL（導管、泵及電池內部溶液忽略不計），一段時間觀察，溶液中Na⁺的平均濃度由c₁mol·L^－1降至c₂mol·L^－1，則此裝置該段時間正處于        （填“放電”或“充電”）狀態，此過程中電極b上轉移電子的物質的量共有__          mol。

 

Answer 1

【答案】

（1）電極b→a （2分） 正極（1分）  Br— 3+2e^－＝3Br^－（2分）

（2）正（2分）  陰極（2分）  S2— 4+2e^－＝2S2— 2（2分）   （3）充電（2分）  (c₁—c₂)V（2分）

【解析】

試題分析：（1）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應。電子經導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發生還原反應。根據總的反應方程式可知，Na₂S₂失去電子，被氧化，所以b電極是負極，因此當蓄電池工作放電時，電池中Na⁺的移動方向是電極b→a。電極a的電極名稱為是正極，發生還原反應，因此電極反應式是Br— 3+2e^－＝3Br^－。

（2）電極a是正極，因此當蓄電池處于充電狀態時，電極a應接外電源正極。電極b與外接電源的負極相連，作陰極，得到電子，發生還原反應，因此此時電極反應式是S2— 4+2e^－＝2S2— 2。

（3）放電時鈉離子向左側移動，因此當左側鈉離子濃度降低時，說明處于充電狀態。鈉離子帶1個正電荷，所以根據電荷守恒可知，此過程中電極b上轉移電子的物質的量共有(c₁—c₂)mol/L×VL＝(c₁—c₂)V。

考點：考查電化學原理應用的有關判斷