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．
（1）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的化學反映速率為______mol/（L?min）．
②工業(yè)制制硫酸，尾氣SO₂用______吸收．
（2）全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對氧化還原反應來實現化學能和電能相互轉化的裝置，其原理如題圖所示

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放電過程中氫離子的作用是______和______；充電時若轉移的電子數為3.01×10²⁵個，左槽溶液中n（H⁺）的變化量為______．

Answer 1

解：（1）①依據化學平衡的三段式列式計算，依據化學反應速率概念計算三氧化硫的反應速率；
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；；
②工業(yè)制制硫酸，尾氣SO₂用氨水吸收生成亞硫酸銨或亞硫酸氫銨；
故答案為：氨水；
（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放電過程中，電極反應式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氫離子的作用是充電時，參與正極反應，通過交換膜定向移動使電流通過溶液；左槽發(fā)生的反應為VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，當轉移電子為3.01×10²⁵個即為50 mol電子時，生成氫離子為100 mol；氫離子變化100ml；
故答案為：參與正極反應，通過交換膜定向移動使電流通過溶液；100mol；
分析：（1）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工業(yè)制硫酸中的二氧化硫氣體用氨水吸收避免污染空氣；
（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3.01×10²⁵個即為50 mol電子時，生成氫離子為100 mol；
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．