能力提升
11．(2011山东高考题)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。
(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为__________________________________________。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是__________。
(2)下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应为__________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是____________________________。与铅蓄电池相比，消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的______倍。
(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH______(填“增大”“减小”或“不变”)，Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为_____________(用离子方程式表示)。
解析：(1)乙醇中还有羟基可以与金属钠反应放出氢气，化学方程式为2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑；单质硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，在加热时可与热的氢氧化钠溶液反应，因此要清洗附着在试管壁上的硫，可选用CS2或热的氢氧化钠溶液。
(2)由电池反应可以看出金属钠失去电子作为负极，单质硫得电子被还原成S2－x，所以正极的电极反应式为xS＋2e－===S2－x；由于原电池内部要靠离子的定向运动而导电，同时钠和硫极易化合，所以也必须把二者隔离开，因此其作用是离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫；在铅蓄电池中铅作负极，反应式为Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)，因此当消耗1 mol即207 g铅时转移2 mol电子，而207 g钠可以失去的电子数为20723＝9(mol)，所以钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的9/2＝4.5倍。
(3)Na2S属于强碱弱酸盐，S2－水解显碱性，所以c(H＋)最小。但由于水解程度很小，大部分S2－还在溶液中。因为氢硫酸属于二元弱酸，所以S2－水解时分两步进行且以第一步水解为主，方程式为S2－＋H2O===HS－＋OH－、HS－＋H2O===H2S＋OH－，因此Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)；由于S2－极易与Cu2＋结合形成CuS沉淀而抑制S2－水解，因此溶液的碱性会降低，酸性会增强，方程式为S2－＋Cu2＋===CuS↓。S2－处于最低化合价－2价，极易失去电子而被氧化，空气中含有氧气可氧化S2－而生成单质硫，方程式为2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ CS2或热的氢氧化钠溶液
(2)xS＋2e－===S2－x 离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫 4.5
(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋) 减小 2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
12．熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO＋2CO2－3===4CO2＋4e－
正极反应式： _______________________________________。
总电池反应式： _____________________________________。
解析：原电池的反应原理，就是利用氧化还原反应中有电子的转移。在负极CO失电子，且消耗了CO2－3，在正极得电子的就是O2，再与CO2结合生成CO2－3，正极方程式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，正极与负极生成和消耗的CO2－3的量相等，所以总反应方程式为2CO＋O2===2CO2。
答案：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 2CO＋O2===2CO2
13．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O。
(1)负极上的电极反应为________________________。
(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有__________mol电子发生转移。
(3)开始放电时，正极附近溶液的pH__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析：由总反应式知CH4失电子被氧化生成CO2－3，一定有OH－参与反应，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根据正极反应式知1 mol O2消耗时，转移4 mol e－，n(O2)＝0.25 mol，故有1 mol电子转移。放电时，正极产生OH－，故溶液的pH增大。
答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
(2)1 (3)增大
14．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
根据上述反应式，做下列题目。
(1)判断下列叙述中正确的是__________。
A．在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式： _____________________________。
(3)使用时，负极区的pH__________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH__________，电解质溶液的pH__________。
解析：(1)选C。判断原电池的正负极，可以从两个方面：①微观：电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。②宏观：活泼的一极是负极，不活泼的一极是正极，电子是从负极沿导线流入正极，据此判断Zn为负极发生氧化反应，Ag2O为正极，发生还原反应，将两极反应式相加得总反应式，由总反应式知，使用过程中KOH的量不变。
(2)将正、负极的电极反应式合并就可得到总反应式：
Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(3)负极反应时，消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应时，生成了OH－，故正极区pH增大，负极消耗的OH－的量与正极反应生成的OH－的量相等，所以电解质溶液的pH不变。
答案：(1)C (2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)减小 增大 不变
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