Question

19．钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展．
（1）Al（NO₃）₃是制备钠硫电池部件的原料之一．由于Al（NO₃）₃容易吸收环境中的水分，因此需要对其进行定量分析．具体步骤如图所示：

①加入过量氨水后发生反应的离子方程式为：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
②操作b为：过滤．
③Al（NO₃）₃待测液中，c（Al³⁺）=$\frac{1000m}{51v}$ mol/L（用含m、V的代数式表示）．
（2）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na₂S_X）分别作为两个电极的反应物，固体Al₂O₃陶瓷（可传导Na⁺）为电解质，其反应原理如图1所示：

物质	Na	S	Al2O3
熔点/℃	97.8	115	2050、
沸点/℃	892	444.6	2980

①根据表数据，请你判断该电池工作的适宜应控制在C（填字母）范围内．
A.100℃以下   B.100～300℃C.300～350℃D.350～2050℃
②放电时，电极A为负极，电极B发生还原反应（填“氧化或还原”）
③充电时，总反应为Na₂S_X═2Na+xS（3＜x＜5），则阳极的电极反应式为：S_x^2--2e^-═xS．
（3）若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有KI及淀粉溶液如图2所示，槽内的中间用阴离子交换膜隔开．通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅．则右侧发生的电极方程式：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是：右侧溶液中生成的OH^-通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中I₂反应．

Answer 1

分析 （1）由操作流程可知实验原理是Al（NO₃）₃和氨水反应生成Al（OH）₃，经过滤、洗涤、灼烧后生成Al₂O₃，根据Al₂O₃的质量可确定的Al（NO₃）₃待测液中c（Al³⁺）；
（2）原电池工作时，控制的温度应为满足Na、S为熔融状态，Na被氧化，应为原电池负极，阳离子向正极移动，充电时，阳极反应为原电池正极反应的逆反应，应生成S，以此解答；
（3）左侧溶液变蓝色，生成I₂，左侧电极为阳极，电极反应为：2I^--2e^-=I₂，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，右侧放出氢气，右侧I^-、OH^-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，一段时间后，蓝色变浅，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO₃^-通过阴离子交换膜向右侧移动，由此分析解答．

解答 解：（1）①由操作流程可知实验原理是Al（NO₃）₃和氨水反应生成Al（OH）₃，试剂a为氨水，反应的方程式为Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃•H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
②由操作流程可知实验原理是Al（NO₃）₃和氨水反应生成Al（OH）₃，经过滤得到Al（OH）₃固体，所以操作b为过滤；
故答案为：过滤；
③n（Al₂O₃）=$\frac{mg}{102g/mol}$=$\frac{m}{102}$mol，
则n（Al（NO₃）₃）=2n（Al₂O₃）=$\frac{m}{51}$mol，
c（Al（NO₃）₃）=$\frac{\frac{m}{51}}{v×10{\;}^{-3}}$=$\frac{1000m}{51v}$mol/L，
故答案为：$\frac{1000m}{51v}$；
（2）①原电池工作时，控制的温度应为满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115℃而低于444.6℃，只有C符合，
故答案为：C；
②放电时，Na被氧化，则A应为原电池负极，B为正极发生还原反应，故答案为：负；还原；
③充电时，是电解池反应，阳极反应为：S_x^2--2e^-=xS，故答案为：S_x^2--2e^-═xS；
（3）根据以上分析，左侧溶液变蓝色，生成I₂，左侧电极为阳极，电极反应为：2I^--2e^-=I₂，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，右侧I^-、OH^-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I₂+6OH^-=IO₃^-+5I^-+3H₂O，一段时间后，蓝色变浅，故答案为：2H₂O+2e^-= H₂↑+2OH^-；右侧溶液中生成的OH^-通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中I₂反应．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的分离、提纯以及含量的测定和原电池电解池知识，侧重于学生的分析能力、实验能力、计算能力的考查，为高频考点，注意相关基础知识的积累，难度不大．