Question

钒（V）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．
（1）V₂O₅是接触法制硫酸的催化剂．
①一定条件下，SO₂与空气反应t min后，SO₂和＜SO₃物质的量浓度分别为a mol/L，b mol/L，则SO₂起始物质的量浓度为______mol/L；生成SO₃的化学反映速率为______mol/（L?min）．
②工业制制硫酸，尾气SO₂用______吸收．
（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题图所示

①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为______．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由______色变为______色．
③放电过程中氢离子的作用是______和______；充电时若转移的电子数为3.01×10²⁵个，左槽溶液中n（H⁺）的变化量为______．

Answer 1

解：（1）①依据化学平衡的三段式列式计算，依据化学反应速率概念计算三氧化硫的反应速率；
2SO₂+O₂ 2SO₃
始：x 0
转：b b
平：a b
x-b=a，x=a+b，故x=a+b，
v（SO₃）===mol/（L?min）
故答案为：a+b；；
②工业制制硫酸，尾气SO₂用氨水吸收生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵；
故答案为：氨水；
（2）①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，说明此时为原电池，且为原电池的正极．
故答案为：VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O；
②充电过程中，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V³⁺+e^-=V²⁺，V³⁺为绿色，V²⁺为紫色，
故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色．
故答案为：；绿，紫；
③放电过程中，电极反应式为VO₂⁺+2H⁺+e^-=VO²⁺+H₂O，氢离子的作用是充电时，参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液；左槽发生的反应为VO²⁺+H₂O=VO₂⁺+2H⁺+e^-，当转移电子为3.01×10²⁵个即为50 mol电子时，生成氢离子为100 mol；氢离子变化100ml；
故答案为：参与正极反应，通过交换膜定向移动使电流通过溶液；100mol；
分析：（1）①根据化学反应方程式和反应前后物质的量浓度的变化列方程求解起始反应物的浓度，并计算相应物质的化学反应速率；
②工业制硫酸中的二氧化硫气体用氨水吸收避免污染空气；
（2）①左槽溶液逐渐由黄变蓝，VO₂⁺转变为VO²⁺，发生还原反应，应为原电池的负极，
②充电过程中，右槽连接电源的负极，发生还原反应，为电解池的阴极，电极反应式为V³⁺+e^-=V²⁺，
③充电时，左槽发生的反应为VO²⁺+H₂O-e^-=VO₂⁺+2H⁺当转移电子为3.01×10²⁵个即为50 mol电子时，生成氢离子为100 mol；
点评：本题考查了化学反应方程式和反应前后物质的量浓度的变化列方程求解起始反应物的浓度，并计算相应物质的化学反应速率，关于电池，在原电池中负极失去电子，为还原剂发生氧化反应，正极得到电子，为氧化剂发生还原反应，在电解池中，与电源正极相连为阳极，发生氧化反应，失去电子，与电源负极相连的阴极，发生还原反应，得到电子．