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

a+b

mol/L；生成SO₃的化學(xué)反應(yīng)速率為

b

t

mol/（L?min）

．
（2）全釩液流儲(chǔ)能電池是利用不同價(jià)態(tài)離子對(duì)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)來實(shí)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(lán)，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充電時(shí)若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×10²⁴個(gè)，左槽溶液中n（H⁺）的變化量為

5

 mol．

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(jì)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(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，
②充電過程中，右槽連接電源的負(fù)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(shí)，左槽發(fā)生的反應(yīng)為VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子為3.01×10²⁴個(gè)即為5 mol電子時(shí)，生成氫離子為10 mol．

解答：解：（1）2SO₂+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）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，說明此時(shí)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(fù)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(shí)，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(gè)即為5 mol電子時(shí)，生成氫離子為10 mol，此時(shí)氫離子參與正極反應(yīng)，通過交換膜定向移動(dòng)使電流通過溶液，溶液中離子的定向移動(dòng)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．

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．