目前人们正在研究开发一种高能电池--钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应式为：（1）电时正负极的电极反应式：正极反应式：；负极反

Question

目前人们正在研究开发一种高能电池--钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β-Al₂O₃陶瓷作固体电解质，反应式为：
（1）电时正负极的电极反应式：正极反应式：______；负极反应式：______．
（2）用该电池作电源进行电解含有0.2mol CuSO₄和0.2molNaCl的混合溶液500ml时：若此电池工作一段时间后消耗23g Na．则阳极产生气体体积为：______L（标准状况下）；电解后溶液加水稀释至2L，溶液的pH为：______．

Answer 1

解析（1）电池总反应为  2Na+xS

放电

充电

Na₂Sx，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-；原电池负极发生失电子的氧化反应，在反应2Na+xS=Na₂S_x中钠失电子，故负极反应为2Na-2e^-=2Na⁺．
故答案为：正极反应式：xS+2e^-=Sx^2-；负极反应式：2Na-2e^-=2Na⁺．
（2）电解混合溶液时，
阳极先后发生下列反应：
2Cl^--2e^-=Cl₂↑；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
阴极先后发生下列反应：
Cu²⁺+2e^-=Cu；2H⁺+2e^-=H₂↑
由于消耗23gNa，电路中有1mol电子转移，即阳极，阴极均消耗1mol电子．
对于阳极：使Cl^-全部放电产生0.1mol Cl₂耗0.2mol e^-，另有0.8mol e^-使OH^-放电产生O₂ 0.2mol．
共产生气体V（ Cl₂）+V（O₂）=0.3mol×22.4L•mol^-1=6.72L
对于阴极：使Cu²⁺全部放电需耗0.4mol e^-，另有0.6mol e^-使0.6mol H⁺放电，所以还剩0.2molH⁺，C（ H⁺）=(0.2mol)/(2L)＝0.1mol/L，PH=1．
故答案为：6.72；1．