Question

（2012?河西区二模）某储能电池的原理如下图所示．其溶液中c（H⁺）=2.0mol/L，阴离子为SO₄²ˉ，a、b为惰性电极，充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色．
请按要求回答下列问题：
（1）充电时，a极接电源（填“正”或“负”）

正

极：
此电极反应式为

VO²⁺-eˉ十H₂O=VO₂⁺+2H⁺

．
（2）当右槽溶液颜色由紫色变为绿色时，电池中能量变化形式为

化学能转变为电能

，
此时b电极反应式为

V²⁺-eˉ=V³⁺

．
（3）常温下，当该电池电路中有0.1mol eˉ转移用于电解10L饱和食盐水时，可得到V（Cl₂）

1.12

L（标准状况下）：
此时电池中消耗n（H⁺）=

0.2

mol；
电解后的食盐水溶液（假设电解前后溶液的体积不变）的pH=

12

．

Answer 1

分析：（1）a、b为惰性电极，充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色，说明左槽失电子发生氧化反应，则左槽a极为电解池阳极，b极为电解池阴极，据此判断a极连接电源的哪个电极；
（2）当右槽溶液颜色由紫色变为绿色时，b电极上失电子发生氧化反应，据此判断能量变化；
（3）根据氯气和转移电子之间的关系式计算生成氯气的体积，根据原子守恒计算消耗氢离子的物质的量，根据氢氧化钠和转移电子之间的关系式计算生成氢氧化钠的物质的量浓度，从而计算溶液的pH．

解答：解：（1）a、b为惰性电极，充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色，说明左槽失电子发生氧化反应，则a极为电解池阳极，所以a极连接电源正极，阳极VO²⁺失电子和水反应生成VO₂⁺和氢离子，所以阳极上电极反应式为：VO²⁺-eˉ十H₂O=VO₂⁺+2H⁺，
故答案为：正；VO²⁺-eˉ十H₂O=VO₂⁺+2H⁺；
（2）当右槽溶液颜色由紫色变为绿色时，b电极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：V²⁺-eˉ=V³⁺，所以电池中的能量变化形式为：化学能变为都能，
故答案为：化学能变为电能；V²⁺-eˉ=V³⁺；
（3）2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，根据方程式知，当转移0.1mol电子时生成氯气的体积=

0.1mol×22.4L

2mol

=11.2L，
放电过程为原电池，正极消耗H⁺，电极反应式为VO₂⁺+2H⁺+eˉ=VO²⁺十H₂O，故转移0.1mol电子时，电池中消耗n（H⁺）=0.1mol×2=0.2mol，
根据方程式知，生成n（NaOH）=2n（H₂）=0.1mol，故c（NaOH）=

0.1mol

10L

=0.01mol/L，故溶液pH=-lg

10-14

10-2

=12，
故答案为：1.12；0.2；12．

点评：本题考查电解池原理及计算、pH有关计算等，难度中等，注意（3）中电池消耗氢离子计算为易错点，容易计算电解消耗的氢离子．