夜雨聆风13.某科研团队利用S和Cu2S的相互转化设计了如图所示电池。工作时，两极发生反应的S和Cu2S的物质的量相等。放电完成后，将一侧的电解液加热，产生的气体通入另一侧，可使电池重复工作。若性能显著衰减，经简单处理可恢复。下列说法正确的是
解析本题，不如尝试从一个问题入手：
什么是S和Cu2S的相互转化？
S要变成Cu2S，需要电极a上的S与电解质溶液中的Cu2+发生如下互动：
S+2Cu2++4e-=Cu2S，电极a为“正极”！
Cu2S要变成S，需要电极b上的Cu2S中-2价S失电子去实现。
那么，第二个问题来了！
“工作时，电极发生反应的S和Cu2S的物质的量相等”是什么意思？
我们已经知道正极反应消耗了1 mol S，联合2 mol Cu2+,一共得到4 mol电子，根据已知条件，另一极（负极）消耗的Cu2S也应该是1 mol，失去的电子的物质的量，也应该是4 mol，故负极电极反应为：
Cu2S-4e-=S+2Cu2+
同时还要注意到，负极区电解质溶液存在“过量的NH3·H2O”，还会与生成的Cu2+发生后续反应：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
即就是，负极电极总反应应为：
Cu2S-4e-+8NH3=S+2[Cu(NH3)4]2+
将正负极反应相加，可得电池总反应：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
这个电池怎样“充电”呢？
放电结束以后，整个装置变成了以下“布局”：
看起来是电极发生了“互换”，而电解质溶液还没准备好呢！
要把电极b区的[Cu(NH3)4]SO4变成CuSO4，给电极a区对应的电解质溶液补充NH3·H2O就能让电解质溶液“互换”。题目中给了一个方法：将一侧电解液加热，产生的气体通入另一侧。刚好，这种气体就是NH3。
如此，电池就“再生“了！
最后，还有一个问题：膜是哪种膜？
思路1：电极“互换”前，电极b（负极）附近电解质溶液中，不断生成[Cu(NH3)4]2+，由“电荷守恒”可知，必须得有阴离子（SO42-）穿膜而过，以“平衡”多余出来的 [Cu(NH3)4]2+所带的正电荷，故该膜为“阴离子”交换膜。
思路2：也可以换个角度，从再生以后的电池开始思考，电极b负极电解质溶液中含有较多的SO42-，而电极a附近含有较少的SO42-，并且电极a为负极，根据原电池中阴阳离子移动规律“正正负负”，推知SO42-穿膜而过到负极区，以保证原电池为“闭合回路”。
思路3：或者还可以根据Cu元素的来源与去向判断SO42-的移动方向。电解质溶液中的Cu2+在中“正极区”负责与电极上S得到Cu2S，所以Cu2+不可能穿过交换膜；[Cu(NH3)4]2+在“负极区”生成，是为了受热释放出NH3，再通入另一侧，也不可能穿膜而过去正极区。综上，穿过交换膜的只能是SO42-。
到这里，题目中的A、B、D三个选项都已经可以盖棺论定。
C选项可以通过负极电极总反应方程式：Cu2S-4e-+8NH3=S+2[Cu(NH3)4]2+进行判断。
本题很“硬核”！“硬”在脱离了传统的给定电池总反应确定电极方程式的套路，“硬”在要在题干中一个字一个字抠字眼地推理论证，才能步步接近原理的真相。本题很“活”！“活”在两个电极通过电极反应实现了自动”互换“，”活“在交换膜的判断方法可以从多个角度切入解决。
本题还很”慢“！传统的直接外加电源充电的”二次电池“，可以快速实现两个电极的各自”再生“。相比之下，本题的这个电池简直太”慢“了！先要加热一侧电解质溶液释放出氨气，再将氨气通入到另一侧电解质溶液中，让电极物质反应而”再生“。于工业而言，这样的电池用牺牲速率的方法，降低了能耗。于教育而言，它比较符合教育的本真——一场慢的培育。
也许，我们可以把这道高考题设计成一节课，面向高一或者新高三的学生，提问讨论、证据推理、书写表达与技术革新的反思，都能俱全。
