Question

全釩液流儲(chǔ)能電池，是利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)的氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置．現(xiàn)將釩的相關(guān)化合物溶解在pH=1的稀硫酸中，按下圖組裝一個(gè)模擬電池．
注：（1）如圖中的離子對(duì)1為V²⁺（紫色）/V³⁺（綠色）；離子對(duì)2為VO²⁺ （藍(lán)色）/VO₂⁺（黃色）；
（2）質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子通過(guò)．
（1）當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為

 

，此時(shí)連接兩惰性電極的部分是

 

（填序號(hào)：A、外接電源；B、負(fù)載），右槽中溶液的顏色逐漸變?yōu)?div id="449dzvy" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色．
（2）在這個(gè)二次電池中，氫離子的作用是

 

和

 

；若充電時(shí)回路中共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.204×10²³個(gè)，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，VO₂⁺轉(zhuǎn)變?yōu)閂O²⁺，發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)為原電池的負(fù)極，放電過(guò)程中，右槽是電源負(fù)極，電極反應(yīng)式為V²⁺-e^-=V³⁺，V³⁺為綠色；
（2）充電時(shí)，左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為3.01×10²⁵個(gè)即為50 mol電子時(shí)，生成氫離子為50 mol．

解答： 解：（1）當(dāng)左槽溶液逐漸由黃變藍(lán)，其電極反應(yīng)式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，說(shuō)明此時(shí)為原電池，且為原電池的正極，放電過(guò)程中，右槽是電源負(fù)極，電極反應(yīng)式為V²⁺-e^-=V³⁺，V³⁺為綠色，V²⁺為紫色，故可以看到右槽溶液顏色逐漸由紫色變?yōu)榫G色，
故答案為：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；B；綠；
（2）放電過(guò)程中，電極反應(yīng)式為VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氫離子的作用是充電時(shí)，參與正極反應(yīng)，通過(guò)交換膜定向移動(dòng)使電流通過(guò)溶液，平衡兩槽內(nèi)溶液的電性；左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為1.204×10²³個(gè)即為0.2 mol電子時(shí)，生成氫離子為0.2mol，氫離子變化0.2mol，
故答案為：參與正極反應(yīng)；平衡兩槽內(nèi)溶液的電性；0.2mol．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)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(fù)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(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，與電源負(fù)極相連的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子．