Question

全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能的相互轉化，其原理如圖所示．（已知V²⁺呈紫色，V³⁺呈綠色；VO²⁺呈藍色，VO₂⁺呈黃色．溶液中c（H⁺）=2.0mol/L，陰離子為SO₄^2-．）
（1）電池放電時，左槽溶液由黃色變?yōu)樗{色．
①左槽的電極反應式為

 

．
②外加負載為浸有KI淀粉試液的濾紙，則濾紙的

 

點先變藍（“A”或“B”）．
（2）電池充電時，外加電源的

 

（填“A”或“B”）為正極，右槽溶液的顏色變化為：

 

．
（3）放電過程中，H⁺的作用為

 

和

 

．
（4）充電時，若轉移的電子數(shù)為3.01×10²³個，左槽溶液中n（H⁺）的變化量為

 

．

Answer 1

分析：（1）①左槽溶液逐漸由黃變藍，VO₂⁺轉變?yōu)閂O²⁺，發(fā)生還原反應，應為原電池的負極；
②外加負載為浸有KI淀粉試液的濾紙，是電解裝置，碘離子移向陽極A電極失電子生成碘單質(zhì)，遇淀粉變藍；
（2）充電過程中，右槽連接電源的負極，發(fā)生還原反應，為電解池的陰極，電極反應式為V³⁺+e^-═V²⁺；
（3）放電過程中氫離子在正極參與電極反應，同時通過交換膜定向移動使電流通過溶液；
（4）充電時，左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O-e^-═VO₂⁺+2H⁺，當轉移電子為3.01×10²³個即為0.5 mol電子時，生成氫離子為1mol．

解答：解：（1）①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，電池放電時，說明此時為原電池，且為原電池的正極．
故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O；
②外加負載為浸有KI淀粉試液的濾紙，是電解裝置，碘離子移向陽極A電極失電子生成碘單質(zhì)，2I^-=2e^-═I₂，遇淀粉變藍，所以濾紙A端先變藍，
故答案為：A；
（2）充電過程中，A為正極，右槽連接的是電源負極，為電解池的陰極，電極反應式為V³⁺+e^-═V²⁺，V³⁺為綠色，V²⁺為紫色，故可以看到右槽溶液顏色逐漸由綠色變?yōu)樽仙��?br />故答案為：A；綠色逐漸變?yōu)樽仙��?br />（3）放電過程中，電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-═VO²⁺+H₂O，氫離子的作用是充電是，參與正極反應，通過交換膜定向移動使電流通過溶液，
故答案為：氫離子在正極參與電極反應，同時通過交換膜定向移動使電流通過溶液；
（4）充電時，左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O═VO₂⁺+2H⁺+e^-，當轉移電子為3.01×10²³個即為0.5 mol電子時，生成氫離子為1 mol，此時氫離子參與正極反應，通過交換膜定向移動使電流通過溶液，溶液中離子的定向移動可形成電流，通過0.5mol電子，有0.5mol氫離子移向陰極，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為1mol-0.5mol=0.5mol，
故答案為：0.5mol．

點評：本題考查了原電池中負極失去電子，為還原劑發(fā)生氧化反應，正極得到電子，為氧化劑發(fā)生還原反應，在電解池中，與電源正極相連為陽極，發(fā)生氧化反應，失去電子，與電源負極相連的陰極，發(fā)生還原反應，得到電子，題目難度中等．