Question

下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，利用2Na₂S₂+NaBr₃Na₂S₄+3NaBr反应原理进行工作,电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过。

（1）当蓄电池工作放电时，电池中Na⁺的移动方向是：____   （填“电极a→b”或“电极b→a”），电极a的电极名称为       ，发生的电极反应为                       。
（2）当蓄电池处于充电状态时，电极a应接外电源         极（填“正”或“负”），电极b的电极名称为        ，发生的电极反应为                      。
（3）若左侧储罐的中溶液体积为VL（导管、泵及电池内部溶液忽略不计），一段时间观察，溶液中Na⁺的平均浓度由c₁mol·L^－1降至c₂mol·L^－1，则此装置该段时间正处于       （填“放电”或“充电”）状态，此过程中电极b上转移电子的物质的量共有__         mol。

Answer 1

（1）电极b→a （2分） 正极（1分）  Br— 3+2e^－＝3Br^－（2分）
（2）正（2分） 阴极（2分）  S2— 4+2e^－＝2S2— 2（2分）  （3）充电（2分）  (c₁—c₂)V（2分）

试题分析：（1）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。根据总的反应方程式可知，Na₂S₂失去电子，被氧化，所以b电极是负极，因此当蓄电池工作放电时，电池中Na⁺的移动方向是电极b→a。电极a的电极名称为是正极，发生还原反应，因此电极反应式是Br— 3+2e^－＝3Br^－。
（2）电极a是正极，因此当蓄电池处于充电状态时，电极a应接外电源正极。电极b与外接电源的负极相连，作阴极，得到电子，发生还原反应，因此此时电极反应式是S2— 4+2e^－＝2S2— 2。
（3）放电时钠离子向左侧移动，因此当左侧钠离子浓度降低时，说明处于充电状态。钠离子带1个正电荷，所以根据电荷守恒可知，此过程中电极b上转移电子的物质的量共有(c₁—c₂)mol/L×VL＝(c₁—c₂)V。