Question

9．在能源和環(huán)保的壓力下，新能源電動汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向．如果電動汽車上使用新型釩電池，一次性充電3-5分鐘后，續(xù)航能力可達1000公里；而成本造價只有目前鋰電池的40%，體積和重量分別是鋰電池的$\frac{1}{25}$和$\frac{1}{10}$．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(yīng)來實現(xiàn)化學能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖所示：下列有關(guān)該釩電池的說法不正確的是（　�。�

• A． 充電過程中，H⁺可以通過質(zhì)子交換膜向右移動，形成電流通路，并且參與電極反應(yīng)
• B． 放電過程中，右槽溶液中溶液顏色由紫色變?yōu)榫G色
• C． 該電池為可逆電池，當左槽溶液逐漸由黃變藍時，為充電過程，此時左槽溶液pH值升高
• D． 充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×10²³個，左槽溶液中n（H⁺）增加了0.5mol

Answer 1

分析 A．充電過程中，氫離子向陰極移動；
B．放電過程中，右槽為原電池負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
C．當左槽溶液逐漸由黃變藍，V元素的化合價由+5價變?yōu)?4價，該電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
D．充電時，若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×10²³個即物質(zhì)的量為0.5mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和氫離子的物質(zhì)的量之間的關(guān)系式判斷．

解答 解：A．充電過程中，右槽為陰極，H⁺可以通過質(zhì)子交換膜向右移動，形成電流通路，并且參與電極反應(yīng)，故A正確；
B．放電過程中，右槽為原電池負極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液由紫色變?yōu)榫G色，故B正確；
C．當左槽溶液逐漸由黃變藍，V元素的化合價由+5價變?yōu)?4價，該電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氫離子參加反應(yīng)而使溶液中氫離子濃度減小，導致溶液pH增大，該過程為放電過程，故C錯誤；
D．充電時，左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO²⁺+H₂O═VO₂⁺+2H⁺+e^-，當轉(zhuǎn)移電子為3.01×10²³個即為0.5mol電子時，生成氫離子為1mol，此時氫離子參與正極反應(yīng)，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，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為1mol-0.5mol=0.5mol，故D正確；
故選C．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)外接電源正負極確定該裝置正負極或陰陽極，再結(jié)合電極反應(yīng)式來分析解答即可，難點是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．