Question

【題目】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(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖1所示．

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___ 色變?yōu)?/span>___ 色．

③放電過程中氫離子的作用是___ ___ ；充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個，左槽溶液中n（H+）的變化量為　___ �。�

（1）若負載是鍍銅的電鍍槽，則純銅應(yīng)該連接___ 槽（填左或右）中的電極．

（2）若負載是用石墨作電極，用3mol/L KCl和0.5mol/L Al2（SO4）3的混合溶液作電解液的電解池時，圖2電解變化的曲線合理的是___

（3）電解法處理污水已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用．若負載是酸性介質(zhì)中將有毒的Cr2O72﹣轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+的電解池．裝置如圖3所示，請用文字描述其工作原理___

（4）若負載是進行三電極法污水處理的電解池原理如圖4所示，增加的鐵電極的可能作用是___

Answer 1

【答案】 VO2++2H++e﹣=VO2++H2O 綠 紫 參與正極反應(yīng) 通過交換膜定向移動使溶液成電中性 0.5mol 左 AD 陽極的金屬鐵放電得到的亞鐵離子將Cr2O72﹣還原為Cr3+ 產(chǎn)生促使污物聚沉的Fe（OH）3

【解析】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?/span>，故答案為：綠；紫；

③放電過程中，電極反應(yīng)式為VO2++2H++e-=VO2++H2O，氫離子的作用是充電時，參與正極反應(yīng)，通過交換膜定向移動使溶液成電中性；左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO2++H2O=VO2++2H++e-，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為3.01×1023個即為0.5 mol電子時，生成氫離子為0.5mol，則氫離子變化0.5mol，故答案為：參與正極反應(yīng)；通過交換膜定向移動使溶液成電中性；0.5mol；

(1)若負載是鍍銅的電鍍槽，則純銅為陽極，應(yīng)該連接電源的正極，即左槽，故答案為：左；

(2)假設(shè)混合溶液的體積為1L，則n(Cl-)=0.3mol，n(Al3+)=0.1mol，離子放電順序為H+＞Al3+＞Na+，Cl-＞OH-＞SO42-，陽極發(fā)生：2Cl--2e-═Cl2↑，Cl-離子全部放電，失去0.3mol電子，陰極反應(yīng)為2H++2e-═H2↑，得到0.3mol電子，生成0.3molOH-，發(fā)生Al3++3OH-═Al(OH)3↓，剩余溶液為K2SO4，溶液呈中性，pH=7，繼續(xù)電解，為電解水，溶液pH不變，沉淀不溶解，所以圖2電解變化的曲線合理的是AD，故答案為：AD；

(3)鐵電極連接原電池的正極，為電解池的陽極，則鐵失去電子生成亞鐵離子，亞鐵離子將Cr2O72-還原為Cr3+，發(fā)生反應(yīng)為：Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，故答案為：陽極的金屬鐵放電得到的亞鐵離子將Cr2O72-還原為Cr3+；

(4)根據(jù)圖示可知，陽極為C時生成氯氣，陽極為Fe時溶液中產(chǎn)生亞鐵離子，亞鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易被氯氣氧化成氫氧化鐵，氫氧化鐵具有很強吸附性，可以凈水，故答案為：產(chǎn)生促使污物聚沉的Fe(OH)3。