Question

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．V₂O₅是接觸法制硫酸的催化劑．
（1）一定條件下，SO₂ 與空氣反應(yīng)t min后，SO₂ 和SO₃物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L、b mol/L，則SO₂ 起始物質(zhì)的量濃度為______mol/L；生成SO₃的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的，其裝置原理如圖：
①當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應(yīng)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(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×10²⁴個，左槽溶液中n（H⁺）的變化量為______ mol．

Answer 1

解：（1）2SO₂+O₂ 2SO₃
始：x 0
轉(zhuǎn)：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(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍，其電極反應(yīng)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(yīng)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(yīng)為VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，當(dāng)轉(zhuǎn)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(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5mol電子，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為10mol-5mol=5mol，
故答案為：5．
分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式和反應(yīng)前后物質(zhì)的量濃度的變化列方程求解起始反應(yīng)物的濃度，并計算相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率；
（2）①左槽溶液逐漸由黃變藍，VO₂⁺轉(zhuǎn)變?yōu)閂O²⁺，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)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(yīng)，為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為V³⁺+e^-=V²⁺，
③充電時，左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為3.01×10²⁴個即為5 mol電子時，生成氫離子為10 mol．
點評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)方程式和反應(yīng)前后物質(zhì)的量濃度的變化列方程求解起始反應(yīng)物的濃度，并計算相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，關(guān)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(yīng)，正極得到電子，為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，在電解池中，與電源正極相連為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，與電源負極相連的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子．