Question

（2010?重慶）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．
（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(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

a+b

mol/L；生成SO₃的化學(xué)反應(yīng)速率為

b

t

mol/（L?min）．
②工業(yè)制制硫酸，尾氣SO₂用

氨水

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(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如下圖所示：

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

．
②充電過程中，右槽溶液顏色逐漸由

綠

色變?yōu)?!--BA-->

紫

色．
③放電過程中氫離子的作用是

參與正極反應(yīng)

和

通過交換膜定向移動使電流通過溶液

；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

0.5mol

．

Answer 1

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=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1 mol，轉(zhuǎn)移0.5mol氫離子．

解答：解：（1）①2SO₂+O₂

催化劑 .

△

2SO₃
始：x              0
轉(zhuǎn)：b              b
平：a              b
x-b=a，x=a+b，故x=a+b，
v（SO₃）=

c

t

=

b mol/L

t min

=

b

t

mol/（L?min）
故答案為：a+b；

b

t

mol/（L?min）；
②工業(yè)常用氨水吸收二氧化硫，以制備銨鹽，故答案為：氨水；
（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3.01×10²³個即為0.5mol電子時，生成氫離子為1mol，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0.5mol電子，則左槽溶液中n（H⁺）的變化量為1mol-0.5mol=0.5mol，
故答案為：0.5．

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．