Question

釩（V）及其化合物廣泛應用于工業(yè)催化、新材料和新能源等領域．V₂O₅是接觸法制硫酸的催化劑．
（1）一定條件下，SO₂ 與空氣反應t min后，SO₂ 和SO₃物質的量濃度分別為a mol/L、b mol/L，則SO₂ 起始物質的量濃度為______mol/L；生成SO₃的化學反應速率為______．
（2）全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對，發(fā)生氧化還原反應來實現(xiàn)化學能和電能相互轉化的，其裝置原理如圖：
①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為______．
②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由______色變?yōu)開_____色．
③充電時若轉移的電子數為3.01×10²⁴個，左槽溶液中n（H⁺）的變化量為______ mol．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據化學反應方程式和反應前后物質的量濃度的變化列方程求解起始反應物的濃度，并計算相應物質的化學反應速率；
（2）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3.01×10²⁴個即為5 mol電子時，生成氫離子為10 mol．
解答：解：（1）2SO₂+O₂  2SO₃
    始：x               0
    轉：b               b
    平：a               b
x-b=a，x=a+b，故x=a+b，
v（SO₃）===mol/（L?min）
故答案為：a+b；mol/（L?min）；
（2）①當左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，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充電過程中，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：綠；紫；
③充電時，左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，當轉移電子為3.01×10²⁴個即為5 mol電子時，生成氫離子為10 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5mol電子，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為10mol-5mol=5mol，
故答案為：5．
點評：本題考查了化學反應方程式和反應前后物質的量濃度的變化列方程求解起始反應物的濃度，并計算相應物質的化學反應速率，關于電池，在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．