Question

【題目】釩（V）及其化合物廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領(lǐng)域。

（1）V2O5是接觸法制硫酸的催化劑。

①已知25℃，10lkPa時(shí)：

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（1）=2H2SO4（1） △H = -457kJ·mol-l

SO3（g）+H2O（1）=H2SO4（1） △H= -130kJ·mol-l

則反應(yīng)2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）的△H=_______kJ·mol-l。使用V2O5作催化劑后該反應(yīng)逆反應(yīng)的活化能______（填“增大”、“不變”或“減小”）。

②SO2水溶液可與SeO2反應(yīng)得到硫酸，當(dāng)有79gSe生成時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________。

（2）全釩液流電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，其電解液中含有釩的不同價(jià)態(tài)的離子、H+和SO42－。電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：V2+－e一=V3+。

①電池放電時(shí)的總反應(yīng)方程式為____________。充電時(shí)，電極M應(yīng)接電源的____________極。

②若電池初始時(shí)左、右兩槽內(nèi)均以VOSO4和H2SO4的混合液為電解液，使用前需先充電激活，充電過(guò)程陰極區(qū)的反應(yīng)分兩步完成：第一步VO2+轉(zhuǎn)化為V3+；第二步V3+轉(zhuǎn)化為V2+。則第一步反應(yīng)過(guò)程中陰極區(qū)溶液n（H+）______（填“增大”、“不變”或“減小”），陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為：_______________。

Answer 1

【答案】-197 減小 4 2SO2+SeO2+2H2O=2H2SO4+Se VO2++V2++2H+=VO2++V3++H2O 正極 減小 VO2++H2O-e= VO2++2H+

【解析】

（1）①根據(jù)蓋斯定律求△H。催化劑能降低正、逆反應(yīng)的活化能，同等程度地加快正逆反應(yīng)速率。

②SO2水溶液可與SeO2反應(yīng)得到硫酸，SeO2轉(zhuǎn)化為Se，根據(jù)Se的化合價(jià)變化和Se的質(zhì)量可得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)電子守恒和質(zhì)量守恒寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（2）①根據(jù)電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為：V2+－e一=V3+可知正極是VO2+轉(zhuǎn)化為VO2+，可寫(xiě)出電池放電時(shí)的總反應(yīng)方程式。充電時(shí)，原電池的負(fù)極接直流電源的負(fù)極，原電池的正極接直流電源的正極。

②第一步VO2+轉(zhuǎn)化為V3+，寫(xiě)出電極反應(yīng)式判斷溶液n（H+）的變化，陽(yáng)極是VO2+失電子生成VO2+。

（1）①已知：2SO2（g）+O2（g）+2H2O（1）=2H2SO4（1） △H = -457kJ·mol-l

SO3（g）+H2O（1）=H2SO4（1） △H= -130kJ·mol-l，根據(jù)蓋斯定律，2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）的△H= -457kJ·mol-l—2×（-130kJ·mol-l）= -197 kJ·mol-l；使用催化劑，降低活化能，使反應(yīng)速率加快。

②Se元素由+4價(jià)降低為0，所以當(dāng)有79gSe生成時(shí)，轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為：79g÷79g/mol×4=4mol；根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，SO2、SeO2、H2O反應(yīng)生成H2SO4和Se，配平可得化學(xué)方程式：2SO2+SeO2+2H2O=2H2SO4+Se

（2）①根據(jù)電池結(jié)構(gòu)圖，放電時(shí)負(fù)極V2+－e一=V3+，則正極上VO2+得電子生成VO2+，所以放電時(shí)的總反應(yīng)方程式為：VO2++V2++2H+=VO2++V3++H2O；電極M為電池的正極，充電時(shí)應(yīng)接電源的正極。

②第一步VO2+轉(zhuǎn)化為V3+的電極反應(yīng)式為：VO2++4H++2e= V3++2H2O，消耗了H+，所以陰極區(qū)溶液n（H+）減小；陽(yáng)極上VO2+失電子生成VO2+，所以電極方程式為：VO2++ H2O-e= VO2++2H+。